Регистрация / Вход
Прислать материал

Колебательно-волновые процессы в природных и искусственных средах: нелинейная динамика, методы диагностики, мониторинга и воздействия

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Прончатов-рубцов Николай Васильевич

Этапы проекта

1
22.03.2010 - 10.07.2010
На первом этапе согласно утвержденному календарному плану
проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов по динамике и статистике нелинейных полей и волн в природных и искусст-венных средах,
детально обоснован выбор принятого направления исследований и способы решения по-ставленных в проекте задач,
проведено сопоставление разрабатываемых методов диагностики и анализа нелинейных волн и полей различной физической природы с существующими аналогами.
Практическим результатом выполнения первого этапа НИР стала разработка и модерниза-ция стендов для физического моделирования распространения интенсивных звуковых волн и для физического моделирования акустического воздействия на процессы массообмена на гетероген-ной границе. Данные экспериментальные стенды территориально располагаются на кафедре аку-стики радиофизического факультета ННГУ.
Наряду с модернизацией стендов и доукомплектованием их новыми блоками и измеритель-ной аппаратурой на первом этапе были проведены тестовые эксперименты, которые показали, что имеется возможность:
экспериментально исследовать динамику образования ударных волн в сходящихся акусти-ческих пучках,
детально изучить пространственно-временное поведение различных гармоник, формирую-щих ударные волны,
исследовать нелинейное взаимодействие амплитудно-модулированных акустических волн и динамику кавитационных процессов в сильных акустических полях с контролируемыми режи-мами,
изучить зависимость массообменных процессов, происходящих на гетерогенных границах от характеристик падающих на эти границы интенсивных акустических волн.
Данные стенды в ходе выполнения данного проекта планируется использовать как для по-лучения оригинальных научных результатов, так и в учебном процессе для выполнения работ спе-циального радиофизического практикума и выполнения научно-исследовательских работ студен-тов старших курсов, магистрантов и аспирантов.
Область приложения создаваемой научной продукции включают широкий круг актуальных задач фундаментальной и прикладной науки, среди которых
− информационные системы нового поколения на принципах коллективной и хаотической динамики,
− беспроводные системы мониторинга территориально распределенных индустриальных и природных объектов,
− технологии скоростного роста нелинейно оптических монокристаллов,
− контроль технологических процессов в широком диапазоне измеряемых температур,
− методы низкочастотной диагностики ионосферы и магнитосферы.
Полученные в ходе выполнения проекта результаты на последующих этапах лягут в основу новых и модернизацию существующих учебно-методических пособий, курсов лекций; дипломных и магистерских работ студентов радиофизического факультета ННГУ. Успешное внедрение науч-но-технических результатов в образовательный процесс обеспечено опытом многолетней и ус-пешной работой коллектива исполнителей Научно-образовательного центра «Фундаментальная и прикладная радиофизика» на радиофизическом факультете и на филиалах кафедр в ИПФ РАН.
Полученные результаты обеспечат подготовку и закрепление в сфере науки, образования и высоких технологий перспективных молодых исследователей, способных вести, как теоретиче-ские, так и экспериментальные исследования с использованием современного инструментария на мировом уровне. Так в процессе выполнения НИР на первом этапе участниками проекта были достигнуты следующие значения программных индикаторов и показателей:
защищены 4 кандидатские диссертации ( июнь 2010 года),
закреплено в сфере науки, образования и высоких технологий – 4 молодых исследователя (из них 2 человека поступили в аспирантуру, 2 приняты на работу в ННГУ),
7 участников проекта опубликовали 8 статей в высокорейтинговых журналах (5 – в Рос-сийских журналах, 3 – зарубежных журналах),
опубликованы 15 докладов в трудах Международных и Всероссийских конференций.
Развернуть
2
11.07.2010 - 01.12.2010
На втором этапе работы проведено построение моделей нелинейных волновых процессов и стохастических аномальных явлений в природных и искусственных средах, а также заложены основы диагностики и мониторинга таких сред.
В ходе проведения работ получены следующие результаты:
1. Разработана архитектура многоэлементных ансамблей, моделирующих процессы в коллективных системах фазовой синхронизации и ансамблях активных элементов с различными типами межэлементных связей.
2. Разработан и создан программный комплекс для моделирования беспроводных сетей с антенными решетками и проведены тестовые численные эксперименты.
3. Исследован и проведен анализ основных физических механизмов, определяющих статистику времен прихода импульсных сигналов в условиях лучевого и волнового хаоса.
4. Реализована лабораторная модель плазменного резонатора магнитосферного типа с дактом плотности на стенде «Канал»
5. Исследовано влияние структуры искусственных дактов плотности в плазме ионосферного типа на дисперсионные характеристики и распределения полей направляемых электромагнитных мод.
6. Проведена проработка вариантов структурных схем многоканального радиоинтерферометра для измерения параметров движения деформирующихся поверхностей и ИК радиометра.
7. Исследованы модели возбуждения, распространения и дифракции маломодовых низкочастотных (100 – 300 Гц) и высокочастотных (2-20 кГц) акустических импульсов в условиях мелкого моря.
8. Проведена адаптация и модернизация стенда для исследования рассеяния и прохождения ультразвука через двухфазный поток и экспериментального стенда «Канал» для моделирования волновых процессов в плазме, территориально располагающихся на кафедрах радиотехники и электродинамики радиофизического факультета ННГУ. Данные стенды планируется использовать как для получения оригинальных научных результатов в ходе выполнения данного проекта, так и в учебном процессе для выполнения работ специального радиофизического практикума и выполнения научно-исследовательских работ студентов старших курсов, магистрантов и аспирантов.
9. Проведены патентные исследования по тематике НИР.
10. Разработаны научно-методические материалы для учебных курсов лекций «Численное моделирование в акустике и гидродинамике» и «Динамическая локализация энергии в решеточных системах: основы теории и приложения», а также одна лабораторная работа специального радиофизического практикума «Формирование согласованных с океаническим волноводом ВЧ гидроакустических пучков в мелком море»
Область приложения создаваемой научной продукции включает широкий круг актуальных задач фундаментальной и прикладной науки, среди которых: информационные системы нового поколения на принципах коллективной и хаотической динамики, беспроводные системы мониторинга территориально распределенных индустриальных и природных объектов, технологии скоростного роста нелинейно-оптических монокристаллов, контроль технологических процессов в широком диапазоне измеряемых температур, методы низкочастотной диагностики ионосферы и магнитосферы.
им.Н.И.Лобачевского.
Полученные в ходе выполнения второго этапа результаты лягут в основу новых и модернизацию существующих учебно-методических пособий, курсов лекций; дипломных и магистерских работ студентов радиофизического факультета ННГУ, обеспечат подготовку и закрепление в сфере науки, образования и высоких технологий перспективных молодых исследователей, способных вести, как теоретические, так и экспериментальные исследования с использованием современного инструментария на мировом уровне.
Так в процессе выполнения НИР на втором этапе участниками проекта были достигнуты следующие значения программных индикаторов и показателей: защищены 1 докторская и 1 кандидатская диссертации, закреплено в сфере науки, образования и высоких технологий – 2 молодых исследователя (приняты на работу в ННГУ), 17 участников проекта опубликовали 14 статей в высокорейтинговых журналах (8 – в Российских журналах, 6 – зарубежных журналах), опубликовано 8 докладов в трудах Международных и Всероссийских конференций.
Развернуть
3
01.01.2011 - 30.06.2011
3.1. Исследование процессов синхронизации и бифуркационных переходов между различными модами активности в ансамблях фазовых систем.
3.2. Рзработка алгоритмов адаптации диаграмм направленности антенных решеток на большом числе узлов беспроводной сети и создание лабораторной модели беспроводной сети.
3.3. Разработка методики формирования гидроакустического пучка с минимально возможной средней шириной на трассе фиксированной длины и исследование ограничений на возможности управления полем пучка, возникающие из-за влияния случайных неоднородностей.
3.4. Разработка и моделирование дистанционного ультразвукового метода измерения потока газа в атмосферу и водный бассейн из подводного источника пузырьков. Создание расчетного алгоритма с использованием ранее полученных экспериментальных данных натурных экспериментов.
3.5. Разработка и изготовление экспериментальных образцов сферических и цилиндрических акустических фокусирующих излучателей. Экспериментальные исследования эффектов нелинейной генерации акустических волн и нелинейной динамики развития вторичных акустических явлений, таких как акустические течения в фокальных областях фокусирующих систем.
Развернуть
4
01.07.2011 - 01.12.2011
Разработан алгоритм восстановления параметров движения деформирующихся поверхностей по многоканальным интерферограммам. Показана необходимость жесткой определенности во взаимном расположении элементов антенной решетки по всем шести координатам, описывающим положение твердого тела (антенны) в трехмерном пространстве. Приведен алгоритм обработки данных МРИ с двумя активными и шестью пассивными каналами, когда реализуется девять измерительных каналов. Приведен алгоритм коррекции данных многоканального радиоинтерферометра на фазовые ошибки реальных многоканальных антенных решеток.
Разработаны методы экспериментального исследования формирования искусственных дактов плотности полями электромагнитных источников в условиях модельных лабораторных и активных ионосферных экспериментов. Изучены характеристики электромагнитных и плазменных возмущений, проникающих во внешнюю ионосферу при нагреве ионосферной плазмы мощным коротковолновым радиоизлучением наземных источников, работающих на средних и в высоких широтах. Указаны условия, при которых формируемые возмущения плазмы имеют вид дактов плотности, вытянутых вдоль геомагнитного поля. Сформулированы требования к характеристикам нагревных стендов и режимам их работы, необходимые для создания таких плазменных неоднородностей.
Разработаны научно-методические материалы для пособий по методам диагностики и мониторинга природных и искусственных сред: «Пространственная обработка радиолокационных сигналов в малогабаритной РЛС. Работа в условиях множественных переотражений и активных шумовых помех» (авторы Душко И.В., Ивлев Д.Н.) и «Медицинская акустика: ультразвуковая диагностика медико-биологических сред» (автор Клемина А.В.), а также учебно-методический комплекс «Основы механики сплошных сред» для выполнения лабораторных работ специального радиофизического практикума.
Развернуть
5
01.01.2012 - 31.05.2012
1. Исследованы процессы хаотизации и структурообразования в ансамблях фазовых систем. Разработаны методы генерации широкополосных хаотических сигналов с управляемым спектром.
2. Выполнено физическое моделирование пространственно временной структуры нелинейных акустических волн в пучках при больших числах Рейнольдса. Исследовано воздействие неоднородным акустическим полем на процессы массообмена на гетерогенной границе с целью их управления.
3. Для анализа сильной турбулентности и анализа аномальных явлений Использованы мультифрактальные и стохастические модели. Проведен анализ хаотических явлений в океанических волноводах в среде с существенно разномасштабными случайными неоднородностями.
4. Разработаны рекомендации по проведению активного воздействия на параметры ионосферной плазмы для стимулирования возбуждения низкочастотных излучений в магнитосфере и высыпания из нее заряженных частиц в целях диагностики состояния ионосферно-магнитосферных связей. Исследованы возможности стимулирования мазерных явлений в магнитосфере Земли с помощью искусственных дактов плотности.
5. Разработаны методы и средства управления излучателями для формирования модулированных зондирующих импульсов. Проведены испытания экспериментальных макетов излучателей в бассейне и натурных условиях, разработаны программы и методики испытаний.
6. Проведена апробация ультразвукового акустического доплеровского измерителя скорости (АДИС) течения и интенсивности обратного рассеяния ультразвука. Проведена сборка макета на модулях и шасси National Instruments и разработано программное обеспечение с использованием среды графического программирования LabVIEW и испытания системы.
Развернуть
6
01.06.2012 - 01.10.2012
6.1. Проведено обобщение результатов предыдущих этапов работ. Выполнена оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
6.2. Выполнена оценка возможности создания конкурентоспособной продукции и услуг и разработаны рекомендации по использованию результатов проведенных НИР, включая предложения по коммерциализации.
6.3. Разработаны программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2010 - 2014, 49 мес.
Бюджетные средства
177 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2012 - 2013, 15 мес.
Бюджетные средства
4,39 млн
Организация
НГТУ
профинансировано
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
4 млн
профинансировано
Тема
Разработка и создание экспериментального образца генератора искусственной атмосферы на основе гибридных мембранно-сорбционных технологий для создания безопасных дыхательных зон при неблагоприятных природных и техногенных воздействиях.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 28 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
1
Тема
Развитие методов волновой электроники на базе наноматериалов для решения задач мониторинга окружающей среды.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Исследование нелинейных процессов в замагниченной плазме и их влияние на динамику и структуру ионных потоков в плазменных ускорителях с замкнутым дрейфом электронов
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
3 млн
Количество заявок
3
Тема
: «Организационно-техническое обеспечение проведения международной молодежной конференции «Нелинейная динамика в когнитивных исследованиях»»
Продолжительность работ
2011, 5 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
Количество заявок
2
Тема
«Организационно-техническое обеспечение проведения международной молодежной конференции «Влияние аномальной погоды и экстремальных событий на природные, социально-экономические и искусственные системы»».
Продолжительность работ
2012, 2 мес.
Бюджетные средства
0,8 млн
Количество заявок
0