Керівники: Халатов Артем Артемович (у співпраці із Інституту технічної теплофізики НАН України)

Обґрунтування: Досвід бойових дій показав, що малорозмірні безпілотні літальні апарати (корисне навантаження до 15 кг) за підтримки наземної артилерії та авіації відіграють провідну роль у сучасній війні. Вони можуть використовуватися для повітряної розвідки та цілевказання, атаки та ураження локальних цілей, прориву протиповітряної оборони у складі «рою» безпілотників, а також при вирішенні багатьох інших завдань. Переважна більшість апаратів базуються на пропелерній тязі, тому вони мають невисоку швидкість польоту (до 200 км/год) і понад 90% їх знищують ще на підході до мети. Тому великий інтерес становлять малорозмірні безпілотні літальні апарати (МБПЛА) на реактивній тязі (10-90 кгс) зі зниженою «помітністю» в радіолокаційному та інфрачервоному діапазоні хвиль, що мають високу швидкість польоту (до 850 км/год) і мають високу маневреність. Перспективним є пульсуючий повітряно-реактивний двигун (ПуПРД), що працює за циклом V = const, тому він має вищий ККД, ніж турбореактивний двигун за циклом Брайтона. Він характеризується більш простою конструкцією, високою повнотою згоряння палива та низькою тепловою «помітністю»..

Мета дослідження:

Дослідити термо- та газодинаміку у внутрішньокамерних процесів пульсуючого повітряно-реактивного двигуна тягою до 200 Н.

Об’єкт дослідження

• базовий літальний апарат із пульсуючим повітряно-реактивним двигуном

Задачі дослідження:

• вивчити внутрішньокамерні процеси з погляду термо- та газодинаміки та автоколивань
• отримати основні характеристики (тиск, температура, швидкість) у проточній частині двигуна
• розрахувати параметри пульсуючого двигуна
• Курсова робота включає частину досліджень з вивчення автоколивальних процесів у камері згоряння повітряно-реактивного двигуна.

Необхідне устаткування

• серійний іноземний пульсуючий повітряно-реактивний двигун, що працює за циклом V = const
• комп’ютер та спеціалізоване програмне забезпечення

Перспективність роботи:

• Запрошені лекції провідних спеціалістів із НАН України та військової сфери на науковому семінарі кафедри
• Розвиток нових напрямків наукової діяльності кафедри
• Спільні проекти із установами НАН України

Керівники: Халатов Артем Артемович (у співпраці з Інститутом технічної теплофізики НАН України)

Обґрунтування: Досвід бойових дій показав, що малорозмірні безпілотні літальні апарати (корисне навантаження до 15 кг) за підтримки наземної артилерії та авіації відіграють провідну роль у сучасній війні. Вони можуть використовуватися для повітряної розвідки та цілевказання, атаки та ураження локальних цілей, прориву протиповітряної оборони у складі «рою» безпілотників, а також при вирішенні багатьох інших завдань. Переважна більшість апаратів базуються на пропелерній тязі, тому вони мають невисоку швидкість польоту (до 200 км/год) і понад 90% їх знищують ще на підході до мети. Тому великий інтерес становлять малорозмірні безпілотні літальні апарати (МБПЛА) на реактивній тязі (10-90 кгс) зі зниженою «помітністю» в радіолокаційному та інфрачервоному діапазоні хвиль, що мають високу швидкість польоту (до 850 км/год) і мають високу маневреність. Це може бути досягнуто завдяки використанню турбореактивного двигуна, що працює за циклом Брайтона, із вихідною ежекторною насадкою, яка використовується для зменшення температури газу на виході та зниження теплової «помітності» струменя двигуна та підвищення тяги двигуна.

Мета дослідження:

1. Дослідити газодинаміку та теплообмін у вихідному ежекторі реактивного МБПЛА тягою 200 Н.
2. Вивчити можливості застосування вихідного ежектора для зменшення теплової «помітності» струменя та підвищення тяги реактивного МБПЛА.

Об’єкт дослідження

• базовий літальний апарат із турбореактивним двигуном

Задачі дослідження:

• виконати статистичний аналіз прототипів двигунів та їх характеристик
• визначити аеродинамічні, експлуатаційні та висотно-швидкісні характеристики серійного двигуна
• сформулювати перелік оперативно-тактичних завдань для реактивного МБПЛА тягою 200 Н
• Курсова робота включає комп'ютерне моделювання газодинаміки та теплообміну у вихідному ежекторі

Необхідне устаткування

• серійний іноземний турбореактивний двигун, що працює за циклом Брайтона (P=сonst), з ККД на рівні 17-19% та температурою вихідного струменя 700-800⁰С.
• комп’ютер та спеціалізоване програмне забезпечення

Перспективність роботи:

• Запрошені лектори-провідні спеціалісти з НАН України та військової сфери на науковому семінарі кафедри
• Розвиток нових напрямків наукової діяльності кафедри

Наукові керівники: Іванова Віта, Монастирський Геннадій (у співпраці з Технологічним Університетом м. Хемніц)

Завдання: Експериментальне дослідження кореляції оптичних та електричних шумів СД.

Обґрунтування: Вивчення шумів СД є актуальною задачею з огляду на а) – використання СД в задачах, що потребують задіяння всього динамічного діапазону інтенсивності СД; б) – рівень шумів є надзвичайно чутливим до технологічних особливостей їх виготовлення і тому є гарним індикатором якості СД. Внесок в шуми сигналу низькошумового детектора випромінювання, яким вимірюється світловий потік від СД, можуть давати власні шуми фотодетектора, флуктуації інтенсивності випромінювання, зумовлені флуктуаціями струму через світлодіод, а також флуктуації інтенсивності випромінювання, зумовлені власне процесами випромінювання. Саме останні і являють безпосередній інтерес і для того, щоб їх виокремити необхідно визначити взаємні кореляційні функції. В роботі на основі експериментальних досліджень сигналу низькошумового детектора випромінювання будуть проаналізовані взаємні кореляційні функції та взаємні спектри оптичних та електричних шумів світлодіодів.

Задачі дослідження:

• Адаптація та запуск джерела живлення СД
• Програмування мікроконтролера управління джерелом, АЦП
• Розробка і виготовлення (адаптація) блоку керування струмом СД
• Проведення експерименту

Необхідне устаткування

• Джерело живлення та контролер СД
• Блок керування струмом СД
• Блок вимірів струму на базі давача струму та контролерів Arduino або STM32
• Фотодатчик PDAPC2

Перспективність роботи:

Міжнародна діяльність кафедри: запрошені лекції на науковому семінарі кафедри, наукова співпраця та академічна мобільність студентів та викладачів, (Erasmus K1, Erasmus K2), розвиток спільних бакалаврських і магістерських програм

Наукові керівники: Іванова Віта, Монастирський Геннадій (у співпраці з Технологічним Університетом м. Хемніц)

Завдання: Експерименальне дослідження залежності шумів СД від струму.

Обґрунтування: Вивчення шумів СД є актуальною задачею з огляду на а) – використання СД в задачах, що потребують задіяння всього динамічного діапазону інтенсивності СД; б) – рівень шумів є надзвичайно чутливим до технологічних особливостей їх виготовлення і тому є гарним індикатором якості СД. Струм через СД впливає на процеси генерації-рекомбінації, безпосередньо на дробовий шум та опосередковано на шум Найквіста, зумовлений наявністю кінцевої провідності приладу і контактів. Очікується, що струм по різному впливає на компоненти шуму, що дозволить їх наочно розділити і дослідити. В роботі на основі експериментальних досліджень сигналу низькошумового детектора випромінювання будуть проаналізовані частотна залежність шумових характеристики світлодіодів, та впливу на них струму через СД.

Задачі дослідження:

• Адаптація та запуск джерела живлення СД
• Програмування мікроконтролера управління джерелом, АЦП
• Розробка і виготовлення (адаптація) блоку керування струмом СД
• Проведення експерименту

Необхідне устаткування

• Джерело живлення та контролер СД
• Блок керування струмом СД
• Блок вимірів струму на базі давача струму та контролерів Arduino або STM32
• Фотодатчик PDAPC2

Перспективність роботи:

Міжнародна діяльність кафедри: запрошені лекції на науковому семінарі кафедри, наукова співпраця та академічна мобільність студентів та викладачів, (Erasmus K1, Erasmus K2), розвиток спільних бакалаврських і магістерських програм

Керівники: Іванова Віта, Монастирський Геннадій (у співпраці з Технологічним Університетом м. Хемніц)

Завдання: Експериментальне дослідження температурної залежності шумів мікросвітлодіодів.

Обґрунтування: Вивчення шумів СД є актуальною задачею з огляду на а) – використання СД в задачах, що потребують задіяння всього динамічного діапазону інтенсивності СД; б) – рівень шумів є надзвичайно чутливим до технологічних особливостей їх виготовлення і тому є гарним індикатором якості СД. Робоча температура мікросвітлодіодів може впливати як безпосередньо на шум Найквіста, зумовлений наявністю кінцевої провідності приладу і контактів, так і на мобільність носіїв заряду, їх концентрацію та процеси генерації-рекомбінації. Очікується, що температура впливає на компоненти шумупо різному , що дозволить їх наочно розділити і дослідити. В роботі на основі експериментальних досліджень сигналу низькошумового детектора випромінювання будуть проаналізовані частотна залежність шумових характеристики світлодіодів, та впливу на них температури.

Задачі дослідження:

• Адаптація та запуск джерела живлення СД
• Програмування мікроконтролера управління джерелом, АЦП
• Виготовлення теплової комірки з блоком управління ТК
• Програмування ТК (ПІД контроль)
• Проведення експерименту

Необхідне устаткування

• Джерело живлення та контролер СД
• Теплова комірка
• Температурний датчик (ТП або інший)
• Елемент Пельт’є (або резистивний нагрівач)
• Радіатор з кулером
• Блок живлення до нагрівача
• Контролер управління ТД на базі контролерів Arduino або STM32
• Фотодатчик PDAPC2

Перспективність роботи:

Міжнародна діяльність кафедри: запрошені лекції на науковому семінарі кафедри, наукова співпраця та академічна мобільність студентів та викладачів, (Erasmus K1, Erasmus K2), розвиток спільних бакалаврських і магістерських програм

Керівник: Пономаренко С.М. (Макарчук Богдан - ФФ-11мн)

Розгляднути гiбридизацiю рiдинного ракетного двигуна (РРД) i магнiтоплазмодинамiчного

(МПД) прискорювача у межах однiєї рушiйної установки лiтального апарата, а саме термодинамiчний розрахунок.

РРД i оцiнка потужностi, доступної для живлення МПД-прискорювача порiвнянних з РРД параметрiв. Визначити дiапазон потужностей та особливостi конструкцiї двигуна, оптимальний для використання РРД з МПД-прискорювачем у якостi єдиної рушiйної установки — плазморiдинного ракетного двигуна.

Керівник: Гільчук А.В. (Поляцко Антоній - ФФ-11мн)

Знайти аналітичний розв’язок для рівнянь поля при плазмонному резонансі в сферичних, циліндричних металевих наночастинках, металевих наночастинках вкритих yапівпровідниковою оболонкою

Проаналізувати вплив розмірів частинок, товщини оболонки, властивостей матеріалів частинки та оболонки на положення резонансного піку

Побудувати модель. Верифікувати модель на літературних даних і даних аналітичних розв’язків

Проаналізувати розподіл поля поблизу наночастинки залежно від параметрів наночастинки Побудувати та натренувати на даних моделювання нейромережу для знаходження параметрів наночастинки для даної конфігурації поля

Порівняти результати нейромережі з результатами моделювання

Мета: розробка методу застосування рентгенофлоуресцентного аналізу вмісту вуглецю в сталях шляхом аналізу певних ліній рентгеноструктурного спектру

Теоретична частина: дослідити існуючі методи аналізу вмісту вуглецю в матеріалах та використання ідеї порівняння інтенсивності рентгенівських лінії в різних фазах

Експериментальна частина: XRD, XRF для зразків сталі із точно відомим вмістом вуглецю. Калібрування за отриманими результатами розробленого прототипу

Очікувальні результати: прототип установки, що реалізує зазначений метод 

Керівник: Халатов А.А. (Бухонок Злата - ФФ-11мн)

Мета роботи: дослідження двох напрямків використання циклу Майсоценко в нових енергетичних технологіях.

1. Охолодження сонячної панелі (її зворотної сторони) за допомогою атмосферного повітря, охолоджуємого в теплообмінному апараті по циклу Майсоценко. Використання М-циклу дозволяє генерувати холодне повітря - охолоджувач без компресору та фріону, що дозволяє значно знизити витрати енергії на виробництво одиниці холоду. 
2. Другий напрямок пов'язаний з охолодженням лопаток газових турбін. У роботі буде  виконаний аналіз системи охолодження стисненого повітря, що подається від компресору, для охолодження лопатки, що обертається. Стиснене гаряче повітря охолоджується в традиційному теплообміннику холодним повітрям, що виробляється в теплообмінному апараті по М-циклу. У роботі буде виконаний термодинамічний аналіз такої системи охолодження і визначена доцільність її практичного використання. На основі дослідження передбачається подача патенту на передбачуваний винахід.

Керівник: Панченко Н.А. (Ланьков Богдан - ФФ-21мн)

Конфігурація передньої стінки трикутного заглиблення має істотний вплив на ефективність плівкового охолодження. У бакалаврській роботі була обрана одна з конфігурацій і досліджено вплив таких факторів, як кривизна і турбулентність. Є можливість продовжити роботу: дослідити інші впливаючі фактори (важливими для практичного застосування є обертання поверхні, багаторядність та інші); також можна дослідити декілька перспективних схем та порівняти їх. Гідних варіантів продовження роботи достатньо, під час аналізу джерел та написанні огляду, враховуючи інтереси студента, буде визначено мету та задачі досліджень магістерської роботи.

Керівник: Гільчук А.В. (Попівчак Богдан - ФФ-21мн)

Побудувати комп’ютерну модель реактору. Включити гідродинаміку, розчинення, дифузію та хімічні реакції.

Коректно визначити вхідні дані на основі літературних джерел і результатів бакалаврської роботи – кількісний і якісний склад оксидів металів, співвідношення кількості оксидів металів до вуглекислого газу. Визначити ключові хімічні реакції і механізми.

Визначити властивості (коефіцієнти дифузії) та константи реакцій. Визначити ефективність переробки золошлакових відходів та утилізації CO2. Зробити висновок про доцільність такого методу.

Науковий керівник: Димитрієва Н.Ф. (Коваль Сергій - ФФ-21мн)

Мета: дослідження нестаціонарних процесів у двофазному середовищі, що впливають на виникнення і стійкість кавітаціїної порожнини за обтічним тілом.

Обґрунтування: В якості способу керування потоком було запропоновано концепцію суперкавiтацiї, утворення надпорожнини навколо обтічного об’єкту. Створюється газовий шар між твердою поверхнею і рідиною. Оскільки густина і в’язкість в такому газовому шарі істотно менше, то можна досягти значного зменшення локального опору. Однiєю з головних проблем, якi потребують вирiшення, залишається проблема стiйкостi протяжних вентильованих каверн i їх двофазного замикання.

Пропозиція для студентів. На основі наявного досвіду Інституту гідромеханіки НАН України у вивченні двофазних течій (результати лабораторних експериментів, математичні моделі) пропонується дослідити явище кавітації методами комп’ютерного моделювання.

Засоби: методи комп’ютерного моделювання з використанням відкритих пакетів прикладних програм: SALOME, OpenFOAM, Paraview.

Очікувані результати: Покращена методика комп’ютерного моделювання парових та вентильованих каверн. Порівняльний аналіз результатів комп’ютерного і фізичного моделювання. Нові результати розрахунків двофазної течії навколо обтічного тіла з опором тертя нижче, ніж без використання кавітації. 

Керівник: Халатов А.А. (Пеньковий Тимофій - ФФ-21мн)

Робота присвячена дослідженню використання універсального дугового індуктора для створення вихрової воронки рідкого металу, яка приєднана до відбивної печі, оцінити гідромеханіку та теплообмін в такому потоці. В якості методу дослідження буде використано комп'ютерне моделювання (чисельне інтегрування) системи диференціальних рівнянь руху, енергії та електродинаміки.

В роботі досліджується можливість перемішування рідкого металу у відбивній печі шестиполюсним дуговим індуктором, а також створення вихрового потоку металу. В утворену воронку засипають подрібнені часточки металу, або легатури для покращення їх плавки, бо в звичайних відбивних печах легковажна шихта вигорає під дією верхнього нагрівача. Отримані результати показали, що використання шестиполюсного індуктора біля стінки вихрової камери тангенційно приєднаної до відбивної печі створює необхідний одноконтурний рух рідкого металу у ванні печі а також забезпечує утворення вихрового обертального руху в вихровій камері. Розподіл швидкостей в такій установці дозволяє забезпечити необхідне перемішування металу та утворення вихрової воронки.

Керівник: Гільчук А.В. (Жидков Олександр - ФФ-21мн)

Побудувати комп’ютерну модель двигуна Стірлінга з ефектом пам’яті форми. Верифікувати модель на експериментальних даних бакалаврської роботи. Проаналізувати які параметри ключовим чином впливають на ефективність. Дослідити як можна збільшити ефективність.

Створити тестову установку для дослідження ефективності термоелектричного елемента. 

Визначити коефіцієнти Зеєбека та Пельтьє наданого елемента

Визначити ефективність перетворення теплової енергії в електричну

Побудувати комп’ютерну модель. Верифікувати модель на експериментальних даних. Проаналізувати як можна підвищити ефективність елемента

Порівняти ефективності перетворення теплової енергії в електричну (за однакових умов) у двигуна Стірлінга на ефекті пам’яті форми і термоелектричного генератора.

(опційно, за наявності 2 паливних комірок) Зібрати установку по дослідженню ефективності паливної комірки. Дослідити ефективність паливної комірки та електролізера.