Научный сотрудник, кандидат физико-математических наук.
Адрес: Институт Механики Сплошных Сред
614013 Пермь, ул. Академика Королева, 1
Телефон: +7 342 237-8322, Факс: +7 342 237-8487,
e-mail: mad@icmm.ru
Мамыкин А.Д. сразу после поступления в аспирантуру в 2012 году был активно вовлечён в новое для лаборатории направление по изучению турбулентной конвекции в жидком натрии. Совокупность физический свойств, таких как высокая электро- и тепло- проводность, низкая вязкость и устойчивость к радиации позволяют использовать жидкий натрий в качестве теплоносителя в реакторных установках на быстрых нейтронах. С другой стороны, жидкий натрий является химически агрессивным, огне- и взрыво- опасным, что значительно осложняет любые измерения протекающих в нём процессов. Впервые была экспериментально исследована турбулентная конвекция жидкого натрия в протяжённых цилиндрических полостях (отношения длины к диаметру – 5 и 20), расположенных под различными углами к вертикали (от 0 до 90 градусов). Получены зависимости числа Нуссельта и Рейнольдса от чисел Релея, Прандтля и Грассгофа [1,2]. Полученные экспериментальные данные были использованы для верификации CFD-кодов в ОКБМ "Африкантов". В данном цикле работ Андрей отвечал за измерительную систему позволившую получить данные поля температуры непосредственно внутри жидкого натрия, а также восстановить по ним поля скорости [3]. Помимо этого, Андрей принимал участие в проработке и монтаже экспериментальных установок, а также в проведении всех экспериментов. По полученным материалам была подготовлена и защищена кандидатская диссертация.
После защиты диссертации Андрей продолжил активную экспериментаторскую деятельность по изучению потоков жидких металлов. Жидкий натрий использовался также в качестве модельной жидкости для исследования конвекции при неоднородном подогреве на верхнем торце вертикального цилиндра [4]. Предполагалось, что рассматриваемый поток представляет собой упрощённую модель потока жидкого магния в реакторе восстановления металлотермического титана. Полученные результаты восполнили недостающую информацию о происходящих внутри реактора конвективных процессах.
Накопленный опыт работы с жидким натрием позволил при участии Андрея разработать и построить уникальную установку для исследования турбулентной конвекции Релея-Бенара в классической геометрии (цилиндр квадратного сечения) и с граничными условиями близкими к идеальным. Для этого были разработаны и применены инновационные жидкометаллические теплообменники, благодаря которым возможны стационарные и равномерные граничные условия. Установка также позволяла варьировать угол наклона цилиндра от 0 до 90 градусов от вертикали. Отвечая в этой работе за температурные измерения и обработку экспериментальных данных, Андрей сделал упор на изучение структуры возникающего внутри цилиндра крупномасштабного течения и обнаружил его дополнительные моды, так называемые слошинг- и торсионные колебания [5,6]. Для жидкости со столь малым значением числа Прандтля эти моды были зафиксированы экспериментально впервые. Другим важным результатом была полученная зависимость теплопереноса вдоль цилиндра от угла наклона и его взаимосвязь со структурой крупномасштабного течения [7]. Результаты экспериментов были использованы для верификации численных моделей с применением LES-подхода и прямого численного моделирования [8].
Параллельно с исследованием конвекции в жидких металлах Андрей занимался изучением электромагнитной сепарации. Очищение металлов и сплавов от примесей является актуальной и экономически важной проблемой металлургии, а электромагнитная сепарация - перспективным и наукоемким решением. Было проведено исследование эффективности непрерывного процесса сепарации модельной жидкости (раствора калийной щелочи) в плоском вертикальном канале под действием электромагнитных сил от непроводящих включений [9]. В ходе работы была разработана новая конструкция сепарационного канала, получен патент на изобретение [10]. Успешно разработана и применена методика определения концентрации на основе ультразвуковых измерений [11].
Помимо температурных измерений Андрей занимался также созданием и верификацией электромагнитных расходомеров - устройств для измерения скорости потока жидких металлов, в частности жидкого натрия [12,13]. Накопленный опыт по созданию подобных устройств помог изготовить и сертифицировать как средство измерения электромагнитный расходомер, который стал основным измерительным инструментом гидравлического испытательного стенда, в создании которого Андрей также принимал активное участие. Что в свою очередь позволило провести серию гидравлических испытаний индукционных насосов бегущего поля, поставляемых на третий энергоблок Белоярской АЭС под руководством ООО «СпецЭнергоАтом».Руководитель гранта РФФИ 18-31-00339 мол\_а «Особенности конвективной крупномасштабной циркуляции жидкого натрия»
Исполнитель грантов РФФИ: