Гранты Президента

Гранты Президента

 МК-2563.2005.8 

Год

Номер гранта

Ф.И.О. грантополучателя

Тематика исследований

2005

МК-2563.2005.8

 

Кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры Отопления и вентиляции Бодунов Алексей Васильевич

Обеспеченность параметров микроклимата в сельскохозяйственных зданиях с воздухопроницаемыми наружными ограждениями

Аннотация

Проблемы принятия решений при проектировании, эксплуатации и управлении параметрами микроклимата производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений, то есть выбор одного из альтернативных вариантов, является сложной ввиду многообразия (строительных, теплофизических, технологических, экономических, социальных, экологических и т.д.) факторов, влияющих на этот выбор. Применяемый в настоящее время системный анализ к оптимизации теплового и влажностного режимов зданий включает в себя совокупность методов и принципов выбора технических параметров системы кондиционирования воздуха и теплозащиты здания, наилучшим образом отвечающих достижению цели, ради которой создается эта система. Методология системного анализа включает в себя подход к объекту, как к части другой более обширной системы, установление связей между его элементами и описание этих связей на языке математики; формулирование целей функции с формулировкой оптимизационной задачи, решение которой по тем или иным причинам предпочтительней других; решение полученной оптимизационной задачи.

Относительно редко в результате решения удается получить единственное строго оптимальное решение. Обычно выделяется область практически равнозначных решений, в пределах которых можно сделать окончательный выбор. Хотя системный подход имеет большие возможности в перспективе, его нельзя рассматривать как совокупность строго установленных правил, применение которых позволяет автоматически получать решения сложных задач тепло- и воздухообмена в помещениях. Перспективным направлением применения инженерных средств является улучшение теплозащитных качеств ограждающих конструкций сельскохозяйственных зданий и сооружений при использовании физических эффектов поровой инфильтрации воздуха через наружные ограждающие конструкции. Проблема разработки систем и устройств кондиционирования микроклимата с целью создания и поддержания требуемых технологических параметров среды в сельскохозяйственных помещениях, снижения их энергоемкости находится в центре внимания отечественных и зарубежных специалистов, но до настоящего времени задача не получила должного разрешения как в научно-техническом, так и в практическом плане. Научное обоснование перспективных путей развития техники создания и управления параметрами микроклимата в помещениях возможно только при комплексном учете основных биологических и теплофизических характеристиках животных, птицы, хранящегося сочного растительного сырья (СРС). Повышенные требования к поддержанию параметров микроклимата вызывают необходимость дальнейшего углубленного изучения объемно-планировочных решений и теплофизических свойств ограждающих конструкций зданий, динамики нестационарных процессов тепломассообмена в объеме помещений, выявления и уточнения теплофизических характеристик движущих сил тепломассопереноса. Обязателен учет специфических требований к параметрам микроклимата сооружений для каждого вида животных, птицы, СРС при нормировании теплофизических показателей наружных ограждений и обоснования выбора конструктивных и объемно-планировочных решений. Выполнение этих требований позволит разработать методики расчета и оптимизации энергоэффективных сельскохозяйственных зданий, режимов работы их систем кондиционирования микроклимата по биологическим и технико-экономическим требованиям для различных климатических районов страны.

Цель исследова-ния

Научное обоснование способов создания и поддержания рекомендуемых параметров микроклимата в энергоэффективных сельскохозяйственных зданиях и разработка методики их расчета. Для достижения поставленной цели необходимо решить комплекс взаимосвязанных задач, основными из которых являлись:

  • Выявление особенностей и разработка аналитических решений тепломассопереноса в воздухопроницаемых наружных ограждающих конструкциях зданий и сооружений;
  • Разработка аналитических решений по поддержанию расчетных параметров теплового, влажностного и воздушного режимов сельскохозяйственных зданий и сооружений.

 

Предпола-гаемая научная и практи-ческая ценность работы заключается

-В уточнении физико-математической модели формирования температурно-влажностных режимов сельскохозяйственных зданий, с разработкой надежных и энергоэкономичных систем и устройств для создания допустимых параметров микроклимата;

-В изучении возможностей повышения теплотехнических характеристик воздухопроницаемых наружных ограждений за счет эффекта поровой фильтрации воздуха;

-В уточнении локальных моделей тепломассообмена в различных сельскохозяйственных зданиях с учетом современных требований к рациональному энерго- и ресурсосбережению;

-В научном обосновании и разработке конкретных путей снижения потерь теплоты через наружные ограждения, включающие методы расчета требуемого сопротивления теплопередаче, требования к мощности систем отопления надземных зданий и подземных сооружений.

 

  

МК-6601.2006.8 

Год

Номер гранта

Ф.И.О. грантополучателя

Тематика исследований

2006

МК-6601.2006.8

Кандидат технических наук, доцент Щеголев Дмитрий Львович (Кафедра архитектуры)

Повышение звукоизоляции наружных светопрозрачных ограждающих конструкций зданий и сооружений за счет изменения угла падения звука

Цель исследова-ния

Проведение теоретических и экспериментальных исследований механизма прохождения звука через многослойные светопрозрачные ограждающие конструкции зданий и сооружений при направленном падении звука, а также создание на их основе метода расчета звукоизоляции многослойных светопрозрачных ограждающих конструкций с учетом влияния угла падения звуковых волн на ограждения. Создание программных средств по расчету звукоизоляции многослойных светопрозрачных ограждающих конструкций при направленном падении звука. Разработка типовых конструктивных решений светопрозрачных ограждающих конструкций с повышенной звукоизоляцией.

Этап №1

Теоретические и экспериментальные исследования механизма прохождения звука через многослойные светопрозрачные ограждения. Создание инженерного метода расчета звукоизоляции светопрозрачных ограждений с учетом влияния угла падения на них звуковых волн.

Результаты по этапу №1

Результаты теоретических и экспериментальных исследований механизма прохождения звука через многослойные светопрозрачные ограждающие конструкции, а также инженерный метод расчета звукоизоляции многослойных светопрозрачных ограждающих конструкций с учетом влияния угла падения на них звуковых волн. Приведены результаты и анализ экспериментальных исследований звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций, оборудованных специальными вентиляционными устройствами (шумозащитных окон).

В качестве основного метода теоретических исследований механизма прохождения звука через многослойные светопрозрачные ограждения использована теория самосогласования звуковых полей и волновых полей ограждения, разработанная школой академика М.С.Седова. При разработке инженерного метода расчета звукоизоляции светопрозрачных ограждений с учетом влияния угла падения на них звуковых волн использовались также действующие нормативные методики расчета звукоизоляции. Экспериментальные исследования звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций проводились в лабораторных условиях в больших акустических камерах Лаборатории акустики ННГАСУ, предварительно заглушенных для создания условий, близких к условиям свободного звукового поля, с использованием специализированной электроакустической аппаратуры.

2007

 

Этап №2

Создание программных средств по расчету звукоизоляции светопрозрачных ограждений при направленном падении звука. Разработка конструктивных решений оконных блоков, витражей и других элементов с повышенной звукоизоляцией.

Результаты по этапу №2

  1. Были проведены экспериментальные исследования звукоизоляции светопрозрачных конструкций в больших акустических камерах Лаборатории акустики ННГАСУ для выявления эффекта повышения звукоизоляции за счет использования их внутренних резервов;
  2. В ходе проведенных экспериментальных исследований экспериментально установлен эффект повышения звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций за счет увеличения внутренних потерь в материале ограждения-за счет увеличения коэффициента потерь;
  3. В рамках данной работы была спроектирована и изготовлена экспериментальная  установка для определения упругих характеристик материалов. На изготовленной установке были получены экспериментальные данные по упругим характеристикам для светопрозрачных конструкций, измерения звукоизоляции которых проводились в больших акустических камерах Лаборатории акустики;
  4. Разработан инженерный метод расчета звукоизоляции светопрозрачных ограждающих конструкций, оборудованных приточными вентиляционными устройствами, при направленном падении звука. Он основан на теории самосогласования волновых полей, устанавливающей двойственную природу прохождения звука, а также на расчетно-графических методах расчета звукоизоляции однослойных и двойных ограждений;
  5. В соответствии с разработанным инженерным методом расчета звукоизоляции шумозащитных окон при направленном падении звука разработана компьютерная программа, позволяющая на ПЭВМ производить расчет звукоизоляции данных конструкций при направленном падении звука;
  6. Разработаны практические рекомендации по защите помещений зданий и сооружений от городского шума, применение которых возможно как при проектировании зданий, сооружений и жилых микрорайонов, так и при их реконструкции.

 

МК-8320.2006.8 

Год

Номер гранта

Ф.И.О. грантополучателя

Тематика исследований

2006-2007

МК-8320.2006.8

Доцент

Тюрина Валерия Александровна (Кафедра начертательной геометрии, компьютерной графики и теоретических основ САПР)

Автоматический синтез электронной модели объекта по его техническому чертежу

Цели и задачи научного исследования

Автоматическое преобразование информации, содержащейся на техническом чертеже, к виду, позволяющему сформировать полную электронную модель объекта, является по своей сути обратной задачей начертательной геометрии. Данная задача относится к разряду трудноформализуемых и представляет теоретический интерес. Формализованы только некоторые этапы процесса синтеза пространственного образа по обратимому чертежу, с большими ограничениями на входную информацию. Продолжить и расширить работу, которая велась автором в кандидатской диссертации (Разработка методов преобразований каркасной модели в задаче синтеза образа 3D-объекта по его проекциям), исследовать имеющиеся и разработать новые методы для преобразования информации, содержащейся на техническом чертеже (с учетом эвристической составляющей этого процесса)-цель исследования. Затем, на основании проведенных исследований, разработать алгоритмическую базу, которая позволит решать задачу создания электронной модели 3D-объекта по техническим чертежам различных уровней сложности.

Основное содержание

Возможность автоматически восстанавливать образы объектов в процессе автоматизированного проектирования полностью соответствует современной идеологии CALS-технологий. Современные системы геометрии и графики, используемые на различных этапах CALS, должны работать одновременно в двух пространствах измерений, чтобы между моделью и его изображением была двусторонняя взаимнооднозначная информационная связь. Подавляющее большинство систем предоставляют только связь из 3D в 2D, что существенно ограничивает возможности проектирования и не дает конструктору пользоваться традиционными методами проектирования. Было бы неправильным не учитывать тот факт, что технический чертеж содержит в себе всю информацию о проектируемом объекте в том виде, который естественен для конструктора, полностью соответствует ГОСТам и легко может быть создан в электронном виде. Поэтому автоматическое преобразование информации, содержащейся на техническом чертеже, к виду, позволяющему сформировать полную электронную модель объекта, явилось бы мощным средством, ускоряющим и упрощающим процесс проектирования. Любой вид трехмерной модели (и, конечно, последующая визуализация объекта в любом ракурсе) может быть получен в таком случае автоматически, а значит, гораздо быстрее, чем в процессе интерактивного трехмерного моделирования.

Методы решения задачи

Определение области возможного решения, выявление неизбежных ограничений на входную информацию, разбиение задачи на отдельные модули, исследование и анализ имеющихся методов решения различных этапов задачи, разработка алгоритмов с использованием эвристического подхода, тестирование алгоритмов.

Ожидаемые результаты исследования

Разработка алгоритмической базы для расширения области решения задачи автоматического синтеза электронной модели объекта по техническому чертежу имеет как теоретическое (формализация решения обратной задачи начертательной геометрии), так и практическое значение. Решение данной задачи, будучи реализованным в виде автономного программного модуля, даст возможность предоставить взаимооднозначную связь 3D и 2D режимов пользователям различных систем САПР. Независимо от того, в какой системе создан технический чертеж объекта в электронном виде, базовый набор разработанных алгоритмов позволит преобразовать его и получать трехмерные модели объекта с последующей визуализацией. Данная возможность существенно повысит эффективность и конкурентоспособность российских систем, подключивших такой модуль.


МК-548.2010.2

Год

Номер гранта

Ф.И.О. грантополучателя

Тематика исследований

2010

 

 

 

 

 

 

Этап № 1

МК-548.2010.2

 

Старший преподаватель кафедры математики Панкратов Евгений Леонидович

Теоретический анализ возможности оптимизации технологии производства диффузионных и имплантационных биполярных транзисторов с целью уменьшения их размеров

Результаты за отчетный период

  1. Рассмотрен ряд способов формирования диффузией или имплантацией биполярных транзисторов в полупроводниковой гетероструктуре. В каждом случае проводилась оптимизация отжига примесей и радиационных дефектов с целью увеличения резкости p-n-переходов, входящих в состав биполярных транзисторов, и увеличения равномерности распределения примесей в обогащенных ими областях. Оба эффекта возникают под влиянием  полуотражающего свойства границ раздела между слоями полупроводниковой гетероструктуры;
  2. Разработаны способы дополнительного увеличения равномерности распределений примесей в обогащенных ими областях путем использования покровных слоев, пористости легируемого материала или лазерного отжига. В том числе разработаны способы дополнительного увеличения резкости  p-n-переходов, входящих в состав биполярных транзисторов,  путем использования пористости легируемого материала или лазерного отжига. Также разработаны способы увеличения плотности соответственно p-n-переходов и биполярных транзисторов соответственно использованием механических напряжений в слоях гетероструктуры, возникающих за счет рассогласования постоянных кристаллической решетки, и использованием многоматериальных эпитаксиальных слоев;
  3. Разработан способ уменьшения количества радиационных дефектов, генерируемых в легируемой структуре при формировании имплантацией биполярных транзисторов, за счет введения имплантируемой примеси частями и отжига дефектов после введения каждой части;
  4. Проведено усовершенствование методики анализа процессов массо- и теплопереноса в неоднородных, параметрических и нелинейных средах, базирующейся на приближенном решении интегральных уравнений.

Ожидаемые направления использования полученных результатов

  1. Полученные результаты оптимизации отжига могут использоваться при формировании более резких p-n-переходов с более резким распределением примеси в обогащенной ею области. Данные p-n-переходы могут быть как одиночные, так и входящие в состав биполярных транзисторов и тиристоров;
  2. Полученные научные результаты могут использоваться для увеличения плотности элементов интегральных схем;
  3. Третьим направлением использования полученных научных результатов является снижение количества генерируемых в технологических процессах радиационных дефектов;
  4. Используемая методика анализа процессов массо- и теплопереноса может использоваться не только для моделирования технологических процессов формирования p-n-переходов.

Сведения о наиболее значимых результатах научных исследований и разработок

Наименование результата

Теоретический анализ возможности оптимизации технологии производства диффузионных и имплантационных биполярных транзисторов с целью уменьшения их размеров

Назначение

Уменьшение размеров входящих в состав интегральных схем биполярных гетеротранзисторов за счёт увеличения резкости p-n-переходов и увеличение равномерности распределения примесей в легированных областях. Первый результат позволяет уменьшить время пролёта носителей заряда во время работы устройств и увеличить плотность элементов интегральных схем. Второй результат позволяет уменьшить локальные разогревы схем во время их функционирования.

Описание, характеристики

Рассматривается формирование биполярных транзисторов диффузией или имплантацией примеси в полупроводниковые гетероструктуры. Показано, что оптимизацией отжига примеси или радиационных дефектов можно увеличить резкость p-n-переходов и равномерность распределения примеси в легированных областях. Предложен способ уменьшения количества радиационных дефектов в имплантационных p-n-переходах.

Преимущества перед имеющимися аналогами

Планируется достижение большей резкости p-n-переходов и равномерности распределения примеси в легированных областях по сравнению с имеющимися аналогами.

Область применения

Технология производства элементной базы микро- и наноэлектроники.

2011

Этап № 2

 

Результаты за отчетный период

1.      Получены рекомендации по использованию покровных слоев для увеличения однородности распределения примеси в p-n-переходах.

2.      В предыдущем отчетном периоде сформулированы рекомендации для увеличения резкости p-n-переходов (как одиночных, так и входящих в состав биполярных транзисторов) и равномерности распределения в них примеси. За текущий отчетный период сформулированы рекомендации по усилению обоих эффектов с помощью радиационной обработки материалов легируемой структуры.

3.      Показано, что микроволновый отжиг примеси может быть использован в дополнение к радиационной обработке материалов легируемой структуры. Сформулированы соответствующие рекомендации.

4.      В предыдущем отчетном периоде показано, что пористость эпитаксиальных слоев полупроводниковой гетероструктуры позволяет одновременно увеличить и резкость p-n-переходов, и равномерность распределения в них примеси. Моделирование технологических процессов проводилось на заключительном этапе модификации пористости. За текущий отчетный период снято данное ограничение и моделирование проводилось для произвольного этапа модификации пористости. Математический аппарат был апробирован путем сопоставления с имеющимися экспериментальными данными.

5.      В предыдущем отчетном периоде показано, что механические напряжения между слоями гетероструктуры могут способствовать увеличению плотности p-n-переходов, входящих в состав интегральных схем. За текущий отчетный период снято ограничение и моделирование проводилось для систем p-n-переходов, сформированных в более сложных структурах.

6.      Более детально исследовано образование комплексов в предложенном ранее способе уменьшения количества радиационных дефектов, генерируемых в легируемой структуре, при формировании имплантацией биполярных транзисторов, за счет введения имплантируемой примеси частями и отжига дефектов после введения каждой части.

 

По результатам работы в 2011 г. опубликовано 6 и принята к печати 1 статья в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов кандидатских и докторских диссертаций. Сделано 2 доклада на конференциях.

 

Ожидаемые направления дальнейшего использования полученных за отчетный период результатов

  1. Результаты 1-4 могут использоваться при формировании более резких p-n-переходов с более равномерным распределением примеси в обогащенной ею области. Данные p-n-переходы могут быть как одиночные, так и входящие в состав биполярных транзисторов и тиристоров.
  2. Результат 5 может использоваться для увеличения плотности элементов интегральных схем.
  3. Результат 6 может использоваться для уменьшения количества генерируемых в технологических процессах радиационных дефектов.

 

За 2011 год получена Почетная грамота министерства образования и науки Нижегородской области.

 



Система Orphus Яндекс.Метрика
Сайт не поддерживает браузер Internet Explorer 6 и 7. Пожалуйста, обновите свой браузер.