Отделение физических наук

Секция Общей физики и астрономии

 

Магнитомягкие скирмионы в сэндвич-структуре с ферромагнитным топологическим изолятором,
индуцированные взаимодействием поверхностных состояний

Впервые синтезирована сэндвич-структура, содержащая два слоя ферромагнитного семислойного топологического изолятора (ТИ) Mn(Bi_1−xSb_x)₂Te₄ (MnBST), которые разделены пятислойниками ТИ (Bi_1−xSb_x)₂Te₃ (BST). С помощью топологического эффекта Холла в такой структуре обнаружены скирмионы, существующие в собственном магнитном поле ТИ. Наличие дальнего порядка атомов Mn в семислойном MnBST приводит к сильному обменному взаимодействию, что делает скирмионы «магнитомягкими». Это открывает перспективы создания топологически защищенной перезаписываемой магнитной памяти.

Рисунок 1. Микроскопическое изображение поперечного среза гетероструктуры с иллюстрацией упаковки слоев и возникновения магнитных скирмионов

Takashiro, T.¹; Akiyama, R.¹; Kibirev, I. A.²; Matetskiy, A. V.²; Nakanishi, R.¹; Sato, S.;¹Fukasawa, T.³; Sasaki, T.⁴; Toyama, H.¹; Hiwatari, K. L.¹; Zotov, A. V.²; Saranin, A. A.²; Hirahara, T.³; Hasegawa, S.¹Soft-Magnetic Skyrmions Induced by Surface-State Coupling in an Intrinsic Ferromagnetic Topological Insulator Sandwich Structure. Nano Letters, 2022, Vol. 22, No.3, P.881-887.       

¹Department of Physics, The University of Tokyo, Bunkyo, Tokyo 113-0033, Japan

²Institute of Automation and Control Processes, Vladivostok 690041, Russia

³Department of Physics, Tokyo Institute of Technology, Tokyo 152-8551, Japan

⁴National Institute for Materials Science, Tsukuba, Ibaraki 305-0047, Japan

 

Двумерное соединение CePb₃ атомной толщины с уникальными электронными свойствами

Было синтезировано двумерное соединение CePb₃ атомной толщины на поверхности Si(111) и определены его атомная структура и электронные свойства. В частности, было показано, что при легировании р-типа, как это и было реализовано в эксперименте, соединение может быть переведено в режим управляемого спинового тока, что делает его перспективным двумерным материалом для спинтроники.

Рисунок 2. (а) Атомная и (б) электронная структура двумерного соединения CePb₃ атомной толщины, сформированного на поверхности Si(111).

A.N. Mihalyuk, D.V. Gruznev, L.V. Bondarenko, A.Y. Tupchaya, Y.E. Vekovshinin, S.V. Eremeev¹, A.V. Zotov, and A.A. Saranin. A 2D heavy fermion CePb₃ kagome material on silicon: emergence of unique spin polarized states for spintronics. Nanoscale, 2022, Vol.14, P.14732-14740.

¹Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томский Государственный университет

 

Ультра чёрный поглотитель солнечного света на основе чёрного кремния, покрытого силицидом магния

Продемонстрирован простой способ улучшения антиотражающих свойств чёрного кремния (b-Si) в ближнем ИК диапазоне путем его силицидирования магнием (Mg₂Si) в вакууме. Полученная гетероструктура Mg₂Si/b-Si имеет иерархическую геометрию, в которой наноконусы b-Si покрыты оболочками из Mg₂Si и увенчаны наночешуйками Mg₂Si. Показано, что рост Mg₂Si поверх b-Si привёл к снижению отражательной способности в 5 раз (до 3,7%) и увеличению среднего оптического поглощения до 93% в спектральном диапазоне 200–1800 нм. Таким образом, новый широкополосный оптический поглотитель, названный черным силицидом магния, оказался конкурентоспособным по сравнению с другими известными ультра чёрными материалами и может быть использован в солнечных элементах следующего поколения.

Рисунок 3. Графическая аннотация результатов получения и исследования свойств нового поглотителя солнечного света на основе чёрного Mg₂Si. (а) Схематично представленный процесс формирования чёрного Mg₂Si путём вакуумного силицидирования магнием поверхности чёрного кремния. (б) СЭМ-изображение поверхности чёрного Mg₂Si. (в) Фотография свежеполученного образца чёрного Mg₂Si. (г) Спектр поглощения чёрного Mg₂Si в сравнении с исходным чёрным кремнием, нормированный на спектр солнечного излучения по стандарту AM1.5G.

A.V. Shevlyagin, V.M. Il’yaschenko, A.A. Kuchmizhak, E.V. Mitsai, A.A. Sergeev, A.V. Amosov, A.V. Gerasimenko, A.K. Gutakovskii.  Mg₂Si is the new black: Introducing a black silicide with >95% average absorption at 200–1800 nm wavelengths // Applied Surface Science. - 2022. - V. 602. - PP. 154321. 

Исполнители:

1.      Лаборатория оптики и электрофизики Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, ул. Радио 5, 690041 Владивосток, Россия.

2.      Лаборатория функциональных материалов и систем фотоники Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, ул. 5, 690041 Владивосток, Россия.

3.      Тихоокеанский квантовый центр Дальневосточного федерального университета, 690922 Владивосток, Россия.

4.      Лаборатория рентгеноструктурного анализа Института химии ДВО РАН, пр-т. 100-летия Владивостоку, 159, 690022 Владивосток, Россия.

5.      Лаборатория нанодиагностики и нанолитографии, Института физики полупроводников им. Ржанова СО РАН, пр-т. Лаврентьева, 13, 630090 Новосибирск, Россия.

 

Отделение нанотехнологий и информационных технологий

Секция Нанотехнологий

 

Метод фемтосекундной лазерной печати гибридных металл-полупроводниковых нанорешеток

Разработан метод формирования высокоаспектных декорированных наночастицами благородных металлов самоорганизованных кремниевых нанорешеток с предельно малым периодом в 70 нм. Формирование гибридных металл-полупроводниковых наноструктур достигается при фемтосекундном лазерном наноструктурировании кремниевых подложек в микрофлюидном устройстве, обеспечивающем подачу в зону лазерного воздействия различных функционализирующих растворов, содержащих ионы благородных металлов. Уникальность метода заключается в возможности контроля на субмикронном масштабе количества и типа материала формируемых наночастиц благородных металлов, что перспективно для реализации передовых многофункциональных «пикселированных» сенсорных устройств молекулярных аналитов и ионов тяжелых металлов.

Рисунок 4. Схематическое изображение процесса фемтосекундной лазерной записи декорированных наночастицами благородных металлов нанорешеток на поверхности кремниевых подложек, а также 3D томографическая реконструкция формируемой наноморфологии (синим показаны наночастицы серебра). Серия СЭМ-снимком справа иллюстрирует возможность контроля количества наночастиц серебра в кремниевых нанорешетках при изменении концентрации нитрата серебра в функционализирующем растворе.

Yu. Borodaenko¹, S. Syubaev¹, E. Khairullina², I. Tumkin², S. Gurbatov¹, A. Mironenko³, E. Mitsai¹, A. Zhizhchenko¹, E. Modin⁴, E. Gurevich⁵, A. Kuchmizhak¹, On-demand Plasmon Nanoparticle-Embedded Laser-Induced Periodic Surface Structures (LIPSSs) on Silicon for Optical Nanosensing // Advanced Optical Materials 2201094 (2022).

1 - Institute of Automation and Control Processes, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences (FEB RAS), 5 Radio Str., Vladivostok, 690041 Russia

2 - Saint Petersburg State University, 7/9 Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034 Russia

3 - Institute of Chemistry, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences (FEB RAS), 159 Pr. 100-let Vladivostoka, Vladivostok, 690022 Russia

4 - CIC NanoGUNE BRTA, Avda Tolosa 76, Donostia-San Sebastian, 20018 Spain

5 - Laser Center (LFM), University of Applied Sciences Münster, Stegerwaldstraße 39, 48565 Steinfurt, Germany

 

Ферромагнетизм наностержней a-FeSi₂ на кремнии в диапазоне температур 2-300 К

В диапазоне температур 2 – 300 К обнаружены мягкие ферромагнитные свойства наностержней (НСт) a-FeSi₂ с осью легкого намагничивания, перпендикулярной НСт, и осью жесткого намагничивания, параллельной НСт, вызванных упругими напряжениями при сопряжении с вицинальной поверхностью кремния. Предложен механизм возникновения ферромагнитных свойств в диамагнетике, заключающийся в возникновении объемного и поверхностного вкладов атомов железа в НСт a-FeSi₂, что подтверждается появлением магнитных моментов для некоторых поверхностных атомов Fe при ab initio расчетах на свободных нанопроволоках a-FeSi₂ с близкими значениями среднего магнитного момента. Обнаруженное явление наномагнетизма имеет решающее значение для разработки устройств кремниевой спинтроники.

Рисунок 5. Схема расположения наностержней a-FeSi₂ на вицинальной поверхности и петли гистерезиса при различных направлениях магнитного поля при 300 К.

N.G. Galkin, D.L. Goroshko, I.A. Tkachenko, A.Yu. Samardak, K.N. Galkin, E.Yu. Subbotin, S.A. Dotsenko, D.B. Migas, A.K. Gutakovskii. The nature of ferromagnetism in a system of self-ordered a-FeSi₂ nanorods on a Si(111)-4^o vicinal surface: experiment and theory // Nanomaterials. Volume 12, Number 20, 30 October 2022, 3707 (Q1) https://doi.org/10.3390/nano12203707 

Исполнители:

1. Лаборатория оптики и электрофизики Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, ул. Радио, д. 5, 690041 Владивосток, Россия

2. Лаборатория химической радиоспектроскопии Института химии ДВО РАН, пр. 100-летия Владивостока, 159, 690022, Владивосток

3. Лаборатория тонкопленочных технологий Дальневосточного федерального университета, бухта Аякс, 10, остров Русский, Владивосток, Россия

4. Кафедра микро- и наноэлектроники Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, ул. П. Бровки, 6, 220013, Минск, Беларусь.

5. Лаборатория функциональных наносистем и высокотемпературных материалов, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Ленинский проспект, 4, 119049, Москва, Россия

6. Лаборатория нанодиагностики и нанолитографии, Институт физики полупроводников им. Ржанова СО РАН, проспект Аврентьева, 13, 630090 Новосибирск, Россия

 

Перенос  энергии фотовозбуждения и формирования характеристик ФЛ

Исследования фотолюминесценции (ФЛ) (рис. 6а)  пленок нестехиометрического нитрида кремния,  в диапазоне 240-370 нм длин волн излучения возбуждения, показали, что в формировании временных и спектральных характеристик ФЛ, активное участие принимает экситонный перенос энергии фотовозбуждения (рис. 6б). Это позволяет понять механизмы переноса энергии фотовозбуждения в нестехиометрическом нитриде кремния.  Полученные результаты могут быть использованы для разработки функциональных устройств генерации оптического излучения, совместимых с существующей кремниевой технологией производства элементов нано- и микроэлектроники.

Рисунок 6. а) положение пиков ФЛ (круглый маркер ¡, шкала слева) исследуемой пленки и спектров возбуждения ФЛ (сплошные линии, шкала справа) от энергии фотонов возбуждения ФЛ, б) схема электронных переходов в нестехиометрическом нитриде кремния.

 

Andrey V. Amosov^a, Yuri N. Kulchin^a, Anatoly V. Dvurechenskii^b, Vladimir P. Dzyuba^a. Photoluminescence and excitation energy transfer in non-stoichiometric silicon nitride //Journal of Luminescence. - 2022. – Т. 243. – С. 118615. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.118615   

a-Институт Автоматики и Процессов Управления ДВО РАН 

b- Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН

 

Отделение нанотехнологий и информационных технологий

Секция информационных технологий и автоматизации

 

Массовое цветение микроводоросли Karenia в акватории Камчатки осенью 2020 года

Обосновано и доказано, что вредоносное цветение водоросли Karenia являлось причиной экологической катастрофы на Камчатке в 2020 году. Создан уникальный алгоритм мониторинга водоросли по спутниковым данным и прослежено распространение водоросли в сентябре-октябре 2020г. Доказано, что катастрофические явления, обусловленные концентрацией в прибрежной полосе вредоносных метоболитов водоросли и разлагающейся биомассы, наблюдались 20.09, с 30.09 по 2.10, 7.10 и 14.10. Динамика распространения водоросли была обусловлена Восточно-Камчатским течением.

Рисунок 7. Спутниковые изображения хлорофилла-а (A, D), концентрации водоросли (B, E темно-зеленый цвет) и температуры поверхности океана (C, F) в восточных заливах полуострова Камчатка за 5 сентября (A–C) и 12 октября (D–F).

 

T. Yu. Orlova ^a, A. I. Aleksanin ^be, E. V. Lepskaya ^c, K. V. Efimova ^a, M. S. Selina _a, T. V. Morozova ^a, I. V. Stonik ^a, V. A. Kachur ^be, A. A. Karpenko ^a, K. A. Vinnikov ^b, A. V. Adrianov ^a, M. Iwataki ^d .A massive bloom of Karenia species (Dinophyceae) off the Kamchatka coast, Russia, in the fall of 2020//Harmful algae. 2022.

https://doi.org/10.1016/j.hal.2022.102337 WoS, IF – 5.9

a  - Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041, Russia

b - Far Eastern Federal University, Vladivostok 690922, Russia 

c - Kamchatka Branch of Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (KamchatNIRO), Petropavlovsk-Kamchatsky 683000, Russia

d - Graduate School of Agricultural and Life Sciences, University of Tokyo, Tokyo 113-8657, Japan

e - The Institute of Automation and Control Processes, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok, 690041, Russia

 

Моделирование эволюции хищника в системе взаимодействующих видов

Предложена математическая модель сообщества «хищник - жертва», позволяющая описывать эволюционную динамику хищника. Показано, что направление эволюции преимущественно определяется взаимным расположением приспособленностей генотипов хищника. При этом тип динамики взаимодействующих видов зависит от параметров, характеризующих репродуктивные способности жертвы и хищника, а также межвидовое взаимодействие. Показано, что устойчивое поддержание полиморфизма у хищника возможно даже в отсутствие сверхдоминирования, когда значительные по амплитуде колебания обилия жертвы меняют направление отбора в популяции хищника. При этом различная динамика генетического состава хищника может привести к смене динамического режима в популяции жертвы или наоборот.

Рисунок 8. Генетический полиморфизм в популяции хищника на фоне изменения направления отбора при смене режима динамики численности жертвы.

x, y – численности жертвы и хищника, соответственно;
p – частота аллеля А в популяции хищника, n – номер сезона размножения.

Жданова О.Л., Неверова Г.П., Фрисман Е.Я. Эволюция хищника в модели взаимодействующих видов: к вопросу о существовании полиморфизма по размеру помета в естественных популяциях песцов // Генетика, 2022, том 58, № 1, с. 99–115. DOI: 10.31857/S0016675822010131 (Zhdanova O.L., Neverova G.P., and Frisman E.Ya. Predator Evolution in a Model of Interacting Species: To the Question about Maintaining Polymorphism by Litter Size in Natural Populations of Arctic Fox // Russian Journal of Genetics, 2022, Vol. 58, No. 1, pp. 94–108. DOI: 10.1134/S1022795422010136 

Neverova G. P., Zhdanova O. L., Frisman E. Ya. Evolutionary dynamics of structured populations with density-dependent limitation of juvenile survival //Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. – 2022. – Vol. 109. – 106272. https://doi.org/10.1016/j.cnsns.2022.106272 

Neverova G. P., Zhdanova O. L., Frisman E. Y. Evolutionary dynamics of predator in a community of interacting species // Nonlinear Dynamics 2022. 108, 4557–4579.  DOI: 10.1007/s11071-022-07372-z 

(организация-соисполнитель ИКАРП ДВО РАН)

 

Виртуальная сеть координатной привязки для автономных подводных роботов

Разработан метод повышения точности навигации автономных подводных роботов (АПР), используемых для инспекции подводных промышленных объектов. Метод основан на генерации и применении виртуальной сети координатной привязки (ВСКП) и метода визуальной навигации. Сеть ВСКП состоит из опорных пунктов координатной привязки двух типов, обеспечивающих снижение погрешности навигации при длительных перемещениях АПР, и снижение вычислительных затрат бортового компьютера при расчете инспекционной траектории в координатном пространстве подводного объекта. Опорные пункты виртуальной сети формируются на базе стереоизображений с применением алгоритмов компьютерного зрения.

а)                                                                     б)

Рисунок 9. Координатная привязка АПР к подводному распределенному добычному комплексу с использованием ВСКП: а) модельная сцена с подводным комплексом; б) начальная и инспекционная траектория АПР в плоскости морского дна. ВСКП: ОП¹ – опорные пункты первого типа снижают погрешности навигации (обозначены кружками); ОП² – опорные пункты второго типа снижают вычислительные затраты (обозначены белыми квадратами); СК1- система координат начальной траектории в позиции С1; СК2 - система координат инспекционной траектории в позиции С2; Т - точка в заданной позиции траектории; а, б, в  - символы индексации позиций траектории; М_{б1, ОП}¹_а1 – матрица преобразования координат из СК АПР в позиции б1 в СК опорного пункта ОП¹ в позиции а1.

Bobkov, V.¹; Kudryashov, A.¹; Inzartsev, A.² A Technique to Navigate Autonomous Underwater Vehicles Using a Virtual Coordinate Reference Network during Inspection of Industrial Subsea Structures. Remote Sens. 2022, 14, 5123. https://doi.org/10.3390/rs14205123

¹ Institute of Automation and Control Processes, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, 690041 Vladivostok, Russia

² Institute of Marine Technology Problems, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences, 690091 Vladivostok, Russia

 

Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН

Секция проблем машиностроения и процессов управления

 

Разработка и экспериментальные исследования метода идентификации кинематических параметров промышленных роботов без использования внешних измерительных устройств

Предложен метод идентификации механических параметров промышленных роботов, который не требует использования сложного и дорогостоящего оборудования для высокоточных внешних измерений положения и ориентации рабочего инструмента в декартовой системе координат. Этот метод с помощью простых и доступных инструментов (рис. 10) позволяет уточнить механические параметры роботов и тем самым значительно повысить точность перемещения их рабочих инструментов при выполнении различных технологических операции. Предлагаемый способ экспериментально проверен (рис. 11) и может быть применен непосредственно на производственных линиях. 

Рисунок 10. Процесс получения данных для идентификации параметров	Рисунок 11. Экспериментальные исследования

 

Gubankov A., Yukhimets D. Development and Experimental Studies of an Identification Method of Kinematic Parameters for Industrial Robots without External Measuring Instruments // Sensors. – 2022. – Vol. 22. – Is. 9. – 3376. https://doi.org/10.3390/s22093376.

 

Метод управления группой АНПА в режиме «лидер-ведомые» на основе визуальной информации,
поступающей от бортовых видеокамер АНПА-ведомых

Разработан новый метод управления группой АНПА, движущихся в заданном строю в режиме «лидер-ведомые», который обеспечивает точное позиционирование ведомых относительно лидера с использованием информации, поступающей от бортовых видеокамер ведомых (рис. 12). Для обеспечения высокой точности управления в предложенном методе формируется оценка параметров движения АНПА-лидера (его скоростей и ускорений) с использованием ранее уже поступившей и сохраненной информации и выполняется прогноз его движения относительно АНПА-ведомых на промежутках времени между обновлениями информации, получаемой от видеокамер (рис. 13). Предложенный метод позволяет организовать движение группы АНПА, когда в качестве лидера для одного или нескольких ведомых может выступать другой ведомый.  

Рисунок 12. Схема движения «лидер-ведомый»	Рисунок 13. Структура системы управления АНПА-ведомого

  

Yukhimets D., Filaretov V. The AUV-Follower Control System Based on the Prediction of the AUV-Leader Movement Using Data from the Onboard Video Camera // J. Mar. Sci. Eng, 2022, 10, 1141. https://doi.org/10.3390/ jmse10081141

 

Алгоритм построения модели нестационарного объекта управления с использованием прогнозирующего фильтра
в случае неравноотстоящих по времени измерений выхода

В случае различных временных интервалов между наблюдениями выхода предложена процедура изменения интервала дискретизации, основанная на вычислении амплитуд всех гармонических функций, составляющих данный временной ряд. Использование предлагаемого подхода позволяет избежать искажения спектральной плотности процесса, являющейся основой для построения моделей объектов управления. Предложен метод построения прогнозирующей модели с использованием критерия Колмогорова в качестве критерия адаптации, который выполняет функцию сигнала о корректировке прогнозирующей модели в процессе адаптации, а также позволяет разделять полученные ранее данные на “устаревшиеˮ и “актуальныеˮ. Точность прогнозирующей модели была увеличена до 61% на примере практического приложения.

Рисунок 14. Схема построения модели нестационарного объекта управления.

Климченко В.В., Снегирев О.Ю., Шевлягина С.А., Торгашов А.Ю. Разработка адаптивного виртуального анализатора с использованием прогнозирующего фильтра для нестационарного технологического процесса // Автоматика и телемеханика. – 2022. – № 12. – С. 141-155.

 

Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления

Секция механики

 

Численное исследование трехмерных нестационарных режимов охлаждения пористых объектов с источниками энерговыделения

С использованием разработанной численной модели, реализованной в виде решателя открытого пакета OpenFOAM, исследованы трехмерные течения газа через пористые объекты с источниками энерговыделения. Обнаружено, что если в пористом тепловыделяющем объекте известна общая интенсивность энерговыделения, но неизвестно взаимное расположение источников выделения энергии, то невозможно предсказать максимальную температуру, до которой может разогреться объект.

Рисунок 15. Пример распределения температуры твердой фазы в пористом объекте с источниками энерговыделения,
визуализированной посредством объемного рендеринга (а) и двух плоскостей сечений (б).

Lutsenko N.A.^1,2, Fetsov S.S.^1,2, Borovik K.G.^1,2, Kim A.S.² Gas flow and heat transfer in granular energy-releasing materials: Novel computational model and important features // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2022. Vol. 199. Article 123464. P. 1-15. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.123464

¹Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН

²Дальневосточный федеральный университет

 

Термодинамический подход к построению связанной теории больших деформаций

Исследован новый класс связанных краевых задач теории больших деформаций, когда параметры определяющих законов ползучести и пластического течения зависят от температуры. Приводится решение задачи о деформировании тяжелого слоя материала с упругими, вязкими и пластическими свойствами, удерживаемого жесткой наклонной плоскостью, в условиях термомеханического воздействия и производства тепла за счет деформирования как при активном нагреве и нагружении, так и при остывании и разгрузке. Обратимые и необратимые деформации заданы дифференциальными уравнениями их изменения. Считается, что до начала течения за счет вязких свойств материала уже развиваются необратимые деформации ползучести, и на движущейся  упругопластической границе изменяются законы производства необратимых деформаций. 

Рисунок 16. Распределение остаточных необратимых деформаций в слое

Burenin A.A.¹, Kovtanyuk  L.V. ^1,2,  Panchenko G.L. ^1,2 Thermomechanical loading of an elastoviscoplastic heavy layer held by an inclined plane // Continuum Mechanics and Thermodynamics. 2022.  

1.   Институт машиноведения и металлургии Хабаровского федерального исследовательского центра ДВО РАН

2.   Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН

 

Анализ применимости одномерного упрощения при расчете процессов в осесимметричных тепловых аккумуляторах на основе гранулированных материалов с фазовыми переходами

С использованием оригинальной численной модели проанализирована способность широко используемого одномерного упрощения описывать процессы в осесимметричных тепловых аккумуляторах на основе гранулированных материалов с фазовыми переходами. Показано, что способность одномерной модели прогнозировать усредненные характеристики процессов зарядки и разрядки тепловых аккумуляторов снижается не только с увеличением коэффициента теплоотдачи боковых стенок, но и с уменьшением теплопроводности гранулированного материала. Также обнаружено, что использование одномерного упрощения при больших боковых теплопотерях не обеспечивает гарантированной нижней или верхней оценки для рассчитанных характеристик процесса.

Рисунок 17. Пример зависимости от времени безразмерной температуры гранулированного материала, рассчитанной с использованием двумерной модели с усреднением по поперечному сечению (1, 2) и одномерной модели (3, 4), в средней части теплового аккумулятора (1, 3) и вблизи его выхода (2, 4).

Fetsov S.S.^1,2, Lutsenko N.A.^1,2 Numerical model for studying axisymmetric thermal energy storages based on granular phase change materials with gaseous heat transfer fluid // Computers & Mathematics with Applications. 2022. Vol. 112. P. 138-153. DOI: 10.1016/j.camwa.2022.03.001

¹Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН

²Дальневосточный федеральный университет

 

Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления

Секция энергетики

 

Нормативная база, используемая при коммерческом учете тепловой энергии и горячей воды, регламентирует требования к метрологическим характеристикам измерительных приборов. Однако даже при соблюдении всех требований могут быть получены результаты измерений, неприемлемые для оплаты за потребляемые ресурсы. Основной причиной этого являются погрешности результатов косвенных измерений разности расходов, которые могут достигать сотен процентов при допустимых погрешностях расходомеров. Предложен способ коррекции, позволяющий получить адекватные результаты измерения тепловой энергии систем отоплении и горячего водоснабжения в открытых системах теплопотребления.

Рисунок 18. Апробация способа коррекции неадекватных результатов измерений для открытых систем теплоснабжения в школах №47 и №64 г. Владивостока

Чипулис В.П. Адекватность измерения тепловой энергии в открытых системах теплопотребления // Датчики и системы. 2022. №1 (260). С. 39-47.