Главная – Журналы – Поиск по журналам

Разработана технология выращивания костной ткани на тонком скаффолде в ротационном биореакторе. Для отработки метода определен оптимальный режим культивирования клеточного материала и разработан оптический метод диагностики развития костной ткани в процессе ее выращивания. Проведено численное моделирование течения жидкости в биореакторе, позволившее значительно упростить проведение медицинского эксперимента и выбрать оптимальные значения частоты вращения и касательных напряжений, действующих на размещенный на скаффолде клеточный материал. Оптическая диагностика образцов скаффолда в процессе динамического культивирования в биореакторе проведена с помощью метода лазерно-индуцированной флюоресценции. С использованием алгоритма на основе метода главных компонент проведен анализ спектральных данных, позволивший вычислить спектры возбуждения и флюоресцентного излучения основных флюоресцирующих веществ в образце (аминокислот тирозина и триптофана, структурного белка коллагена и флюоресцирующих структур поликапролактона). Установлено, что в процессе динамического культивирования в образцах увеличивается вклад компоненты, соответствующей коллагену, что свидетельствует об эффективном формировании внеклеточного матрикса кости.

Представлены результаты численного исследования влияния положительного продольного градиента давления при внезапном расширении трубы на структуру турбулентного двухфазного течения и локальный теплоперенос. Показано, что продольный градиент давления оказывает существенное влияние на характеристики течения и теплоперенос в газокапельном отрывном потоке. Увеличение угла раскрытия диффузора приводит к значительному увеличению степени турбулентности течения (практически в два раза по сравнению с газокапельным течением при внезапном расширении трубы при φ = 0 ^oC. Установлено, что в исследуемом течении существенно увеличивается длина зоны рециркуляции по сравнению с отрывным газокапельным потоком при φ = 0 ^oC и смещается точка максимума интенсивности теплообмена вниз по течению. При этом координата точки максимума интенсивности теплоотдачи не совпадает с координатой точки присоединения оторвавшегося двухфазного потока.

Представлен краткий обзор выполненных в Институте теплофизики СО РАН экспериментальных исследований истечения струй жидкостных ракетных двигателей малой тяги, используемых в качестве двигателей управления и ориентации космических аппаратов включая Международную космическую станцию. Сформулированы критерии моделирования параметров газового потока и пристенной пленки жидкости, используемой для охлаждения сопла. Приведено описание экспериментальной установки, методов диагностики, а также результатов исследования взаимодействия пристенной пленки жидкости со спутным газовым потоком внутри сверхзвукового сопла и при струйном истечении в вакуум. Исследуются проблемы минимизации обратных потоков, приводящих к загрязнению внешней, присопловой поверхности космических аппаратов.

Представлены результаты экспериментальных исследований течения с использованием прототипа микрогидротурбины пропеллерного типа. Опыты проводились на стенде, где в качестве рабочей среды применялся атмосферный воздух. По данным проведенных измерений с использованием двухкомпонентной системы лазерно-доплеровского анемометра получены распределения скоростей за рабочим колесом при изменении в широком диапазоне режимов работы установки. Показано, что созданная модельная микрогидротурбина имеет оптимальные параметры для условий, которые задавались при проектировании, а изменение режима работы установки от номинальных параметров в сторону недогрузки или перегрузки приводит к увеличению остаточной закрутки потока и генерации сильной гидродинамической неустойчивости в форме прецессирующего вихревого жгута. При этом имеют место неравномерное по сечению распределение осевой скорости и повышенный уровень пульсаций потока.

C использованием метода лазерной доплеровской анемометрии исследована аэродинамика лабораторной модели усовершенствованной топки с четырехвихревой схемой сжигания угольного топлива. Для изотермического случая получены распределения осредненной скорости и пульсаций скорости для различных режимов течения. Описаны основные особенности течения. Проведено сравнение результатов экспериментов с данными измерений, выполненных ранее с помощью PIV-метода, и показано, что они хорошо согласуются.

Развит метод газофазного осаждения алмазных структур с использованием высокоскоростной струи для переноса активированных в сверхвысокочастотной плазме газов к подложке. Алмаз синтезировался из смеси водорода с метаном, концентрация которого составляла 1 %. Исследовано влияние расхода газовой смеси на синтез алмазных структур при неизменных составе подаваемой смеси, давлении в камере осаждения и температуре подложки. Установлено, что увеличение расхода приводит к увеличению плотности поликристаллической пленки и размера кристаллов алмазов, формирующих пленку. Проведен численный анализ состава смеси на выходе из разрядной камеры в зависимости от расхода смеси. Показана корреляция состава смеси со скоростью роста и качеством алмазных структур.

Исследуются проблемы, возникающие при анализе физико-механических свойств композиционных материалов на полимерных матрицах. Обсуждаются структурные особенности таких материалов и обусловленные ими сложности разработки и реализации соответствующих моделей. Предложена методика определения эффективных деформационно-прочностных, теплофизических и электрофизических свойств композиций, а также рассмотрен ряд примеров. Особое внимание уделено решению задач компьютерного конструирования для определения состава и структуры композитов при заданных ограничениях на их эффективные свойства. Исходные данные для решения этих задач получены как в натурных, так и в вычислительных экспериментах. Определены направления дальнейших исследований.

Представлен обзор работ, посвященных исследованию механических свойств, устойчивости и выпучивания графена и углеродных нанотрубок. Большая часть приведенных результатов получена методами молекулярной динамики и молекулярной механики, которые позволяют эффективно исследовать механические свойства и устойчивость наноструктур. Представлены данные о прочности графена, проанализированы изгибные моды для графеновых листов "кресло" и "зигзаг". Проведен анализ устойчивости и изгибных мод собственных колебаний нанотрубок "зигзаг" и "кресло".

Для верификации параметров баллистической стойкости пластин из керамик Al₂O₃, _B4C и SiC выполнена серия расчетов на основе экспериментальных данных о глубине проникания ударников в пластины. Проведено моделирование взаимодействия ударника из стали в виде сердечника с мишенью из алюминиевого сплава, перед которой закреплена керамическая пластина переменной толщины. Проведено сравнение результатов расчета и экспериментальных данных для различных керамических преград толщиной 1-5 мм при скорости взаимодействия с ударником 810÷850 м/с.

Выполнена серия численных расчетов параметров соударения компактных тел различной формы с массивными мишенями. Экспериментально показано, что зависимость безразмерной глубины кратера, образованного ударниками различной формы, от безразмерной кинетической энергии описывается единой кривой моделирования процесса.