На встрече с президентом РАН академиком Александром Михайловичем Сергеевым и делегацией РАН и Минобрнауки РФ директор института академик Дмитрий Маркович Маркович обозначил предварительные результаты выполнения проекта «Фундаментальные исследования процессов горения и детонации применительно к развитию основ энерготехнологий».
В научном проекте задействованы десять организаций, головным в этом консорциуме является ИТ СО РАН. Новосибирск представлен также Институтом теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Институтом химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН, Институтом гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН и Новосибирским государственным университетом. «Эти организации с давних пор глубоко интегрированы друг с другом по научным интересам. Мы уже выполняли совместно проекты СО РАН и другие исследования», — подчеркивает Дмитрий Маркович. В консорциум также входит Томский политехнический университет, Дальневосточный федеральный университет и три организации из Москвы: Объединенный институт высоких температур РАН, Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН и Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова.
(слева направо) Сергей Алексеенко и Дмитрий Маркович
Исследования объединяют два больших направления работ. Во-первых, это изучение физико-химических процессов в многофазных многокомпонентных средах при горении различных видов топлива, развитие научных основ создания перспективных высокоэффективных и безопасных технологий производства тепловой энергии и усовершенствованных двигателей. Во-вторых — блок задач, рассматривающих закономерности возникновения и устойчивости режимов детонационного горения в сложных условиях, направленные на развитие научных основ создания принципиально новых типов реактивных двигателей и обеспечения взрывобезопасности технологий добычи и использования топлива.
«Наш проект достаточно гармонично сочетает в себе фундаментальную часть и часть, ориентированную на практическое внедрение. Результаты направлены на создание перспективных технологий в области тепловой энергетики и энергомашиностроения (повышение эффективности производства энергии с использованием органического топлива, горелочные устройства, топки котлов), двигателестроения, использования новых видов топлива (бинарные, композиционные, эндотермические), повышения пожаро- и взрывобезопасности технологий (ингибирование, водородная энергетика, угледобыча), а также снижения производства токсичных продуктов сгорания (сажа, оксиды азота и углерода)», — говорит Дмитрий Маркович.
Из широкого спектра направлений трудно выделить какое-то одно ведущее. Каждый член консорциума уже добился определенных промежуточных результатов за 2020 год. Однако на данном этапе работы можно отметить три наиболее важных достижения. Первое принадлежит ИХКГ СО РАН, где ученые показали, что добавка двух процентов оксида пропилена приводит к снижению на тридцать процентов максимальных концентраций предвестников сажи и полициклических ароматических углеводородов при сжигании модельных дизельных топлив.
Второе — ряд работ по изучению гидродинамической структуры пламени, в которых задействованы ИТ СО РАН, НГУ и ИТПМ СО РАН. Ученые выработали методы эффективного управления содержанием продуктов сжигания. «Будь то камера сгорания энергетической газотурбинной установки или авиационного двигателя, здесь важно найти способы регулирования. Но сложность заключается в его правильной организации, которая бы обеспечивала устойчивость самого процесса горения. В скором будущем возможно ужесточение экологических требований к авиационным двигателям. Наша задача — помочь отечественному производству оставаться на высшем уровне по всем техническим характеристикам», — комментирует академик Маркович. Помимо этого, ученые создали высокопроизводительную расчетную модель на основе нейронной сети для оптимизации работы систем сжигания угольного топлива.
Третий важный итог — впервые специалисты ИГиЛ СО РАН реализовали непрерывную детонацию смеси авиационный керосин — холодный воздух в проточной кольцевой камере сгорания. «Это прорыв, который может быть востребован уже в ближайшее время», — отмечает Дмитрий Маркович.
Александр Сергеев в ИТ СО РАН
Несмотря на то что исследования включают много различных задач, их основная цель — объединение ресурсов и сил самых мощных организаций, которые занимаются процессами горения, детонации и способны создавать научно-технические заделы для страны. «В рамках проекта мы планируем собрать единый коллектив специалистов, объединив их опыт и навыки. Например, для ученых из разных институтов и городов уже начал свою работу семинар в онлайн-формате для того, чтобы делиться информацией и знаниями, — говорит директор ИТ СО РАН. — В итоге по всем направлениям проекта будут достигнуты результаты самого высокого мирового уровня, для этого у нас есть мощная научная база».
Для ученых важно работать, ориентируясь на приоритетные направления научно-технологического развития России. Поэтому переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике и к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям — один из главных векторов проекта-стомиллионника. По словам исследователей, его результаты очень востребованы, ведь человечество будет сталкиваться с использованием углеводородов еще много десятков лет.
Анастасия Федотова
Фото Юлии Поздняковой
