The School for Young Scientists “Monitoring of Natural and Technogenic Systems”, November 25 to 27, 2019, Perm

 

NEW! The program of School is available (PDF).

 

Second Announcement

The Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences announces the holding of the School for Young Scientists “Monitoring of Natural and Technogenic Systems” from November 25 to 27, 2019, which is organized with financial support from the Russian Science Foundation as part of project No. 19-77-30008.
The program of the School, including lectures by leading Russian and foreign scientists, is available on the website https://www.icmm.ru/nauka/konferentsii and in the Attachment to this announcement. The program is being currently brought up to a desired format by including additional papers.

The program of the School of Young Scientists is included in the plan of the Russian National Committee on Theoretical and Applied Mechanics, is approved by the Technical Committee 17 (Non-Destructive Assessment)of the European Society for Structural Integrity (ESIS), and the Russian Committee of ESIS and corresponds to the theme of the Perm scientific-educational center of world level «Rational subsoil use»

Application for participation
The on-line registration of all conference participants is mandatory at the school website before 10 November, 2019.

The School is planned to be non-contributory (free of the conference fee)

Location
The School will be held in Perm under the auspices of PFRC UB RAS at the address: Perm, Acad. Korolev Str. 3. The participants will be lodged at Perm hotels. More useful information about the rates and hotel descriptions can be found at http://hotel.perm.ru/. The on-line city map is available at the site: http://perm.2gis.ru/

Dates to remember
October 10, 2019 – the third announcement containing the Program of the School;
Before October 10, 2019 - registration of the School participants

Contact address:
PFRC UB RAS
Acad. Korolev St. 1
Executive Secretary
Yurlova Natalia
This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Tel: +7 (342) 237 83 20

Read more: The School for Young Scientists - Second Announcement

Проект РФФИ № 18-31-00339 мол_а «Особенности конвективной крупномасштабной циркуляции жидкого натрия», рук. Мамыкин А.Д., первый этап (2018 г.)

На начальном этапе проекта (2018 год) выполнены работы по модернизации экспериментальной установки: произведён монтаж системы охлаждения электромагнитных катушек перемешивателей горячего и холодного теплообменников, установлена дополнительная теплоизоляция. Установлены датчики температуры для контроля над внешними условиями, а также для оценки теплопотерь. Смонтирована и налажена система круглосуточного удалённого мониторинга для обеспечения автономной работы установки и записи экспериментальных данных. Проведена серия краткосрочных экспериментов длительностью от 1 до 10 часов. Число Релея варьировалось в диапазоне (5 – 25) * 10^6, а средняя температура в экспериментальной ячейке от 125 до 160 °С. Для восстановления картины течения применялись кросскорреляционный и спектральный виды анализа, а также вейвлет-преобразования. По полученным эволюциям температуры на установленных в конвективной ячейке 28 термопарах был обнаружен (впервые для жидких металлов) слошинг крупномасштабной циркуляции (КМЦ) – плоскопараллельное периодическое смещение плоскости КМЦ от оси цилиндра. Слошинг сопровождался поворотами плоскости КМЦ вдоль оси цилиндра на различные углы. Было показано, что период колебаний слошинга согласуется с периодом обращения КМЦ и зависит от числа Релея. Результаты экспериментальных исследований были использованы для верификации численного счёта (LES-подход).

rffi 18 31 00339 мол а img1

A.D. Mamykin, I. V. Kolesnichenko, A. M. Pavlinov and R. I. Khalilov Large scale circulation in turbulent Rayleigh-Benard convection of liquid sodium in cylindrical cell // Journal of Physics: Conf. Series. 2018. Vol. 1128. Pp. 012019. doi :10.1088/1742-6596/1128/1/012019

Эксперимент, визуализация слошинга

rffi 18 31 00339 мол а img2

A.D. Mamykin, I. V. Kolesnichenko, A. M. Pavlinov and R. I. Khalilov Large scale circulation in turbulent Rayleigh-Benard convection of liquid sodium in cylindrical cell // Journal of Physics: Conf. Series. 2018. Vol. 1128. Pp. 012019. 2019

Пространственно временная карта температуры в трёх сечениях цилиндра.

Время осреднения – 1 секунда.  Ra = 1.96·107

Позиции локальных максимумов и минимумов меняются периодически со временем с периодом около 0.1 Гц во всех сечениях согласованно. Это является доказательством наличия у КМЦ моды слошинга, когда её плоскость отклоняется периодически от центральной оси цилиндра.

Эксперимент, скорость КМЦ

rffi 18 31 00339 мол а img3 Термопары также использовались для измерения средней аксиальной компоненты скорости КМЦ в области между соседними термопарами. Эта скорость оценивается по положению максимума функции кросскорреляции, рассчитанной для каждой пары сигналов от соседних датчиков (маленькие графики на рис. слева). Дополнительные пики слева и справа от основного соответствуют колебаниям слошинга с периодом около 10 секунд. Чтобы охарактеризовать среднюю интенсивность КМЦ, вычислялась средняя скорость Ucc, усредненная по абсолютным значениям скоростей, измеренных в восьми тройках термопар A1-A3-A5, B1-B2-B3, C1-C2-C3, D1-D2-D3, E1-E3-E5, F1-F2-F3, G1-G2-G3 и H1-H2-H3.
На основном графике слева показан профиль относительной температуры в среднем сечении цилиндра.
 rffi 18 31 00339 мол а img4  Другими источниками информации для определения характерного времени осцилляции основной моды КМЦ (или другой моды, например, слошинга) является спектры мощности пульсаций температуры. В спектрах температурных сигналов со всех термопар внутри цилиндра наблюдаются выраженные пики. На рис. слева показаны спектры температурных колебаний термопары А3 для различных чисел Релея. Основные пики соответствуют частоте колебаний ƒp КМЦ, ƒp = U / X (U – усредненная по времени скорость движения потока, X - характерный размер).β=0ο

 

rffi 18 31 00339 мол а img5 rffi 18 31 00339 мол а img6 rffi 18 31 00339 мол а img7
 

Частота ωp = 2πƒp, нормированная на χ/D2, показана на рисунке сверху в зависимости от числа Рэлея. Линейная аппроксимация дает   (ωp D2) / χ ~ Ra0.43 ± 0.01. Этот результат близок к зависимости (ωp D2) / χ = 0.47 Ra0.424, полученной Cioni et al. для ртути [*].

 Число Рейнольдса может быть рассчитано двумя способами: через функции кросскорреляции Recc = Ucc D / ν и через спектры Reƒ = X D ƒp  / ν. Полагая сначала X = 4D, получим Reƒ = 4 D2 ƒp  / ν. На рисунке сверху показана зависимость Reƒ и Recc от числа Грассгофа Gr = Ra / Pr. Зависимости имеют близкий наклон, но сдвинуты относительно друг друга.  

Полагая теперь Reƒ = Recc, получим значение X. На рисунке сверху показана зависимость величины X / π D от числа Грассгофа. β=0ο

Номер Проекта 17-41-590059-р_а
Название Проекта «Турбулентность и магнитные поля в замкнутом потоке жидкого натрия»
Руководитель: Фрик Петр Готлобович
Аннотация

Проект направлен на исследование процессов формирования турбулентного потока в криволинейном канале и процессов переноса магнитного поля в турбулентных потоках жидкого металла при больших числах Рейнольдса Re и умеренных магнитных числах Рейнольдса Rem. Основную часть проекта составляют экспериментальные исследования характеристик импульсных турбулентных потоков жидкого натрия - металла, обладающего высокой электропроводностью, малой плотностью, малой вязкостью и низкой температурой плавления. Проведены измерения характеристик поля скорости импульсного турбулентного течения натрия за решеткой, установленной в кольцевом канале (решетки обеспечивают инжекцию кинетической энергии непосредственно в малые масштабы). Показано, что динамика импульсного турбулентного потока существенно отличается от наблюдаемой в свободном канале, где турбулентность развивается на масштабах сечения канала, Рис.1.

rffi ural 17 41 590059 р а img1

Рис.1 Тороидальная полоидальная скорости в канале с решетками (верхняя панель) и в свободном канале (нижняя панель).

Измерения характеристик пульсаций скорости и магнитного поля показали, что индукционные эффекты в нестационарном импульсном потоке успевают проявиться в полной мере. Измерен эффективный коэффициент магнитной диффузии, который  за счет турбулентных пульсаций возрастает на 3%, Рис.2.

rffi ural 17 41 590059 р а img2

Рис.2 Измерение коэффициента магнитной диффузии (метод сдвига фаз). Сдвиг фаз в потоке решеточной турбулентности (верхняя панель) и калибровочный сдвиг фаз при отвердевании   жидкого натрия в канале (частоты наложенного магнитного поля 23, 53 и 97гц).

 

Выполнено численное моделирование процесса генерации мелкомасштабных пульсаций магнитного поля в нестационарном потоке. Расчеты выполнены с помощью каскадной модели турбулентности. Исследовано влияние характеристик возбуждаемого мелкомасштабного магнитного поля от параметров течения и магнитного числа Прандтля.

The project is aimed to study the characteristics of turbulent pulse flow in a curvilinear channel and the induction processes in turbulent nonstationary flows of a liquid metal under large Reynolds numbers and moderate magnetic Reynolds numbers. The main part of the project consists of experimental studies of the characteristics of turbulent spin-down flow of liquid sodium - a metal with high electrical conductivity, low density, low viscosity and low melting point. Measurements were made of the characteristics of the velocity field of a pulsed turbulent sodium flow behind grids installed in a toroidal channel. Grids provide injection of kinetic energy directly into small scales. It is shown that the dynamics of grid induced pulsed turbulent flow is significantly different from that observed in a free channel, where turbulence develops on the scale of the channel cross section. Measurements of the characteristics of the velocity and  magnetic field fluctuations showed that induction effects in this non-stationary pulsed flow have time to manifest themselves in full. The effective coefficient of magnetic diffusion is measured, which due to turbulent pulsations increased by 3%. Numerical modeling of the generation of small-scale magnetic field in the non-stationary flow has been performed. The calculations were performed using a shell model of turbulence. The influence of the characteristics of the excited small-scale magnetic field on the flow parameters and the magnetic Prandtl number is investigated.

 

Участие в научных мероприятиях по тематике Проекта за период, на который предоставлен грант (каждое мероприятие с новой строки, указать названия мероприятий и тип доклада)
ХX Зимняя Школа по механике сплошных сред, Пермь, 13-16 февраля 2017 г. - все участникиX Зимняя Школа по механике сплошных сред, Пермь, 13-16 февраля 2017 г. - все участники
проекта, устные доклады.
16th European Turbulence Conference (ETC16), 21-24 August 2017, Stockholm, Sweden. Фрик П.Г., устный доклад.
Всероссийская научная конференция "Теплофизика и физическая гидродинамика", Ялта, Республика Крым, 11-17 сентября 2017г., Фрик П.Г. Приглашенная лекция.

Адреса (полностью) ресурсов в Интернете, подготовленных авторами по данному проекту, например, http://www.somewhere.ru/mypub.html:
https://www.researchgate.net/project/Turbulence-and-magnetic-fields-in-closed-flow-of-liquidsodium?_esc=profileContributions
Библиографический список всех публикаций по Проекту, опубликованных за период, на который предоставлен грант, в порядке значимости: монографии, статьи в научных изданиях, тезисы докладов и материалы съездов, конференций и т.д.:
Stepanov R., Frick P., Noskov V., Pavlinov A., Denisov S. Magnetic field in decaying grid turbulence of liquid sodium // Magnetohydrodynamics. 2019. V.55. N.
Frick P., Mizeva I. MHD turbulence in spin-down flows of liquid metals // Magnetohydrodynamics. 2019. V.55. N.
Frick P., Mizeva I. MHD turbulence in spin-down flows of liquid metals // Russian Conference on Magnetohydrodynamics, June 18 – 21, 2018, Perm, Russia. Book of Abstracts. P.40.
Pavlinov A., Denisov S., Noskov V., Stepanov R., Frick P. Pulsed flows of liquid sodium in a toroidal channel: grid-induced turbulence // Russian Conference on Magnetohydrodynamics, June 18 – 21, 2018, Perm, Russia. Book of Abstracts. P.99.
Frick P., Mizeva I. MHD turbulence in spin-down flows of liquid metals // MHD Days and GdRI Dynamo Meeting, November 26 - 28, 2018, Dresden, Germany, Book of abstracts

 

Этап №2 Изготовление и исследовательские испытания экспериментального образца программно-аппаратного комплекса

Cоглашение № 075-15-2019-061 (внутренний номер соглашения 14.607.21.0202)

Номер гос. регистрации АААА-А18-118121090018-8

Уникальный идентификатор проекта RFMEFI60718X0202

Приоритетное направление: Индустрия наносистем (ИН)

Критическая технология: Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов

Период выполнения: 31 мая 2018 г. – 31 декабря 2020 г.

Получатель субсидии: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (ПФИЦ УрО РАН)

Индустриальный партнер: Акционерное общество «Производственное объединение «Уральский оптико-механический завод им. Э.С. Яламова» (АО «ПО «УОМЗ»)

Ключевые слова: РАННЯЯ ДИАГНОСТИКА, ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЕ ПРЕПАРАТЫ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕПАРАТОВ,
КЛЕТОЧНЫЙ АНАЛИЗ, РАКОВЫЕ КЛЕТКИ, ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ ОПУХОЛИ, КОМПЬЮТЕРНАЯ ОБРАБОТКА,
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ЛАЗЕРНАЯ МИКРОСКОПИЯ, ИНФРАКРАСНАЯ ТЕРМОГРАФИЯ,
ФЛЮОРЕСЦЕНТНАЯ МИКРОСКОПИЯ, НАНОПОРИСТЫЕ И МИКРОПОРИСТЫЕ НОСИТЕЛИ ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ
ПРЕПАРАТОВ, ПРОЛОНГИРОВАННОЕ ВЫСВОБОЖДЕНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

1 Цель проекта

Реализация проекта направлена на решение социально-значимой проблемы создания отечественных программно-аппаратных средств и методик для высокоинформативной и достоверной ранней диагностики злокачественных новообразований, обеспечивающих импортонезависимость российского здравоохранения и имеющих экспортный потенциал.
Целью реализуемого проекта является создание обладающего экспортным потенциалом отечественного программно-
аппаратного комплекса на базе лазерного модуляционного интерференционного микроскопа, оригинальных методик
флюоресцентного и термографического анализа для ранней диагностики злокачественных опухолей, оценки эффективности
противоопухолевых препаратов с целью обеспечения импортонезависимости.

2 Основные результаты проекта

Разработаны блок термографической диагностики и лабораторная методика ранней неинвазивной диагностики рака молочной железы, предназначенные для высокоточной диагностики злокачественных новообразований. Созданы методики анализа динамики изображений лазерной интерференционной микроскопии и дифференциации нормальных и опухолевых клеток, предназначенные для биомедицинских и диагностических исследовательских центров. Выполнены сборка, настройка и исследовательские испытания блока лазерной интерференционной микроскопии. Разработан и проведены исследовательские испытания программного модуля обработки данных флюоресцентного анализа. Разработана лабораторная методика оценки эффективности действия противоопухолевых препаратов методом лазерной интерференционной микроскопии. Разработаны и проведены исследовательские испытания программного модуля анализа динамики изображений лазерной интерференционной микроскопии и программного модуля анализа морфометрических данных клеток. Разработана методика транспортировки и хранения клеток образцов тканей человека для исследований методом лазерной интерференционной микроскопии. Разработана экспресс-методика пробоподготовки клеток образцов тканей человека для исследования методом лазерной интерференционной микроскопии.

Предложен критерий дифференциации нормальных и опухолевых клеток устанавливающий, что эпителиальная клетка человека считается опухолевой, если значение показателя Хёрста превышает значение 0,45 и ширина мультифрактального спектра равна 0. В противном случае клетка считается нормальной. Методика транспортировки и хранения клеток образцов тканей человека для исследований методом лазерной интерференционной микроскопии включает заготовку и маркировку образца, первичную (долабораторную) подготовку образца к транспортировке, собственно транспортировку и хранение образца в условиях поддержания высокого уровня (не менее 60-70%) жизнеспособности клеток. Экспресс-методика пробоподготовки клеток образцов тканей человека для исследования методом лазерной интерференционной микроскопии включает преаналитическую обработку образца ткани и получение клеточной суспензии методом биопсии (жизнеспособность клеток не менее 60%). С использованием разработанных в проекте компьютерных моделей поровой структуры разработаны лабораторные методики оценки эффективности действия противоопухолевых препаратов методами лазерной интерференционной микроскопии.

Новизна разработанных технических решений и методик обусловлена возможностями комплекса ЛИМ ПАК по регистрации прижизненной динамики клеток. Работы выполнены на высоком научно-техническом уровне, полученные результаты соответствуют техническому заданию и плану-графику исполнения обязательств,

3 Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках проекта

На отчетном этапе зарегистрированы охраноспособные РИД, включающие:

  1. Ноу-хау заявка №1 от 15.11.2019, РФ.
  2. Программа для ЭВМ свидетельство № 2019663291 от 15.10.2019 «Программный модуль для анализа фазовых изображений раковых и нормальных клеток», РФ.
  3. Программа для ЭВМ свидетельство № 2019663089 от 10.10.2019 «Программный модуль для анализа флуктуаций оптической толщины раковых и нормальных клеток», РФ.

4 Назначение и область применения результатов проекта

Результаты проекта по разработке отечественных инновационных программно-аппаратных средств для ранней диагностики онкологических заболеваний и оценки эффективности противоопухолевых средств по ряду результатов превосходят мировой уровень и вносят значимый вклад в реализацию приоритетов Стратегии научно-технологического развития России в части перехода к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения.

5 Эффекты от внедрения результатов проекта

Организация производства программно-аппаратных комплексов на территории РФ приведет к повышению эффективности неинвазивной диагностики и терапевтических методов лечения, сокращению сроков лечения и снижению затрат медицинских учреждений на закупку медицинских изделий, позволит обеспечить импортонезависимость отечественного здравоохранения от поставок дорогостоящего оборудования и препаратов, а также увеличить объемы экспорта российской высокотехнологичной продукции.

6 Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Коммерциализация результатов проекта позволит создать высокотехнологичный наукоемкий продукт – программно-аппаратный комплекс для ранней диагностики злокачественных опухолей и анализа действия противоопухолевых препаратов (ПАК), востребованный в здравоохранении и в области биомедицинских исследований. Создание производства на базе Индустриального партнера позволит увеличить долю российской продукции на отечественном рынке оборудования лазерной интерференционной микроскопии и сопутствующего оборудования к 2024 г. до 2,5 % (в настоящий момент около 1 %). По данным агентства BCC Research, объем мирового рынка микроскопии и сопутствующего оборудования для биомедицинских приложений в 2018 году превысил $7,0 млрд, а в 2019 – $7,1 млрд (доля российского рынка менее 0,1%). Техническо-экономические характеристики планируемой к производству продукции проекта обеспечивают ее конкурентные преимущества перед импортными аналогами. Прогнозируемая стоимость ПАК на 30 % ниже импортных аналогов, что обеспечивает конкурентоспособность продукта на внутреннем и на внешних рынках. Вывод на рынок создаваемых на основе результатов проекта программно-аппаратных комплексов планируется осуществить в 2021 г.

7 Наличие соисполнителей

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы»

соглашение от 26.11.2018 г. № 075-02-2018-147
номер гос. регистрации АААА-А18-118121090018-8
Уникальный идентификатор проекта RFMEFI60718X0202
"Разработка программно-аппаратного комплекса для ранней диагностики злокачественных опухолей и анализа эффективности действия противоопухолевых препаратов методами лазерной интерференционной микроскопии и инфракрасной термографии"

Subcategories

Здесь планируется размещать Веб-версии сборников статей