8D05303 Техникалық физика в Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті

Пән жоғары турбуленттіліктегі сұйық отындардың тамшыларының жіктелу, дисперсиясы, булану және жану процестерін зерттеу әдістерін оқып-үйренуге және осы аталған процестің тиімді параметрлерін анықтауға бағытталады. Пәнді оқып-үйрену нәтижесінде докторант қабілетті болады: 1. жоғары турбуленттілікте жану камерасына бүркілетін сұйық отындардың тамшыларының жіктелу, дисперсиясы, булану және жануы кезіндегі жылумасса тасымалы процестерін сипаттайтын физика-математикалық модельді жасау; 2. жану камерасындағы сұйық отын тамшыларының қысым, массасы, тотықтырғыштың бастапқы температурасы және бүркілетін тамшылардың жылдамдықтарының жоғары турбуленттіліктегі оның бүрку және дисперсиясы процестеріне әсерін зерттеу бойынша есептеуіш тәжірибелер жүргізу; 3. көпағыншалы бүркудің аэродинамикасын зерттеу бойынша есептеуіш тәжірибелер жүргізу және алынған нәтижелерді тәжірибелік мәліметтермен салыстыру; 4. жоғары турбуленттіліктегі сұйық отындардың дисперсиясы мен жануын ескере отырып, дифференциалдық теңдеулерді қолданғандағы сандық модельдеу әдістері мен сұйық отын тамшыларын бүркудің статистикалық моделін технологиялық процестің тиімді шарттарын анықтау үшін қолдану; 5. алынған ғылыми-техникалық нәтижелерді жану процесін жетілдіру, отынды жағудың тиімділігін арттыру және зиянды заттардың шығысын азайту сияқты мәселелерді шешетін түрлі іштен жану қозғалтқыштары мен арнайы бағыттағы жылулық нысандардың инжекторлық құрылғыларын жобалауда қолдану. Пәннің қысқаша мазмұны: Сұйық отындардың жану механизмі және оларды бүрку әдістері. Сұйық отындардың жануын сипаттайтын математикалық модель мен негізгі теңдеулер. Сандық есептеулерде қолданылатын турбуленттілік модельдері. Жоғары турбуленттіліктегі тамшылардың жіктелу, дисперсиясы мен булануының статистикалық моделі. Жоғары турбуленттіліктегі жану камерасындағы сұйық отындардың бүрку және дисперсиясы туралы мәселенің физикалық моделі. Жану камерасындағы сұйық отындардың жану процесінің тиімді параметрлерін анықтау. Көпағыншалы бүркудің ерекшеліктері және оның практикалық жүзеге асырылуы.

Пәннің мақсаты: қарастырылатын ғылыми, техникалық, іргелі және қолданбалы есептердің нәтижелерін талдау және өңдеу кезінде статикалық және динамикалық модельдерді құру үшін компьютерлік технологиялар әдістерін меңгерудің тереңдетілген дағдыларын қалыптастыру. Пәнді оқу нәтижесінде докторант: 1. стандартты және арнайы әзірленген аспаптық, бағдарламалық құралдар мен қолданбалы бағдарламалар пакеттерін пайдалана отырып, физика-техникалық ғылыми зерттеулерді орындау; 2. өзінің кәсіби қызметі саласында зерттелетін объектінің параметрлерін оңтайландыру үшін модельге талдау жүргізу және модельдеудің жаңа функцияларын қосу немесе режимдерін өзгерту, оның ішінде модификацияланған орталар үшін. 3. технологиялық процестердің заңдылықтарын сипаттау және оларды оңтайландыру үшін модельдеу әдістерін қолдану; 4. есептеу эксперименттерін жүргізу кезінде объект моделінің пайдалылығын және шешім қабылдауды негіздеу, адекваттылық, орнықтылық, тиімділік критерийлерін таңдау және сипаттау; 5. жаңа ғылымды қажетсінетін технологияларды дамыту, енгізу және коммерцияландыру бойынша міндеттерді қою және шешу үшін математикалық талдау және компьютерлік модельдеу әдістерін қолдану. Пәнді оқу нәтижесінде докторанттар келесі аспектілерді оқып-үйренетін болады: Математикалық модель. Модельдердің жіктелуі. Математикалық модельдеудің негізгі кезеңдері. Имитациялық модельдеудің міндеттері. Қазіргі заманғы бағдарламалық құралдарды қолдану арқылы статикалық және динамикалық модельдерді құру. Модельдерді қолдану аясы. Модельдерді құру кезеңдері. Имитациялық модельдеудің артықшылықтары мен кемшіліктері. Физикалық модельдермен эксперименттер жүргізу. Энергия және жылу өндіру мақсатында энергетикалық отынды жағу процестерін зерттеу. Математикалық / сандық модельдер. Турбулентті жылумасса тасымалдаудың математикалық моделі. Үздіксіз теңдеуі және импульстің сақталу заңы. Энергия теңдеуі. Компоненттер үшін теңдеу. Рейнольс орташаландыруы. Турбуленттік модельдер тобы. Монте Карло әдісі. Дифференциалдық жуықтау.

Пән қатты, сұйық және газ тәрізді отындарды жағу барысындағы жылумасса тасымалы процестерінің негізгі мәселелерін, төменгі сұрыпты көмірді, мазут және табиғи газдың тұтану, орнықтыру және плазмалық газдандырудың жаңа тиімдірек және экологиялық таза технологияларын, сонымен қатар энергетикалық қазандықтарда қатты отындарды жағу үшін плазмалық әзірлеудің физика-химиялық заңдылықтарын зерттеуге бағытталады. Пәнді оқып-үйрену нәтижесінде докторант қабілетті болады: 1. энергетикалық көмірді жағу үшін қатты отынды плазмалық термохимиялық әзірлеуге кинетикалық есептеу жүргізу; 2. көмірді жағуға плазмалық термохимиялық әзірлеу процесінің интегралдық көрсеткіштерін анықтау: көміртегіні газдандыру дәрежесін, көмірді жағуға плазмалық термохимиялық әзірлеу өнімдерінің газ және конденсирленген фазаларының тепе-тең құрамын; 3. плазма көзі бар цилиндрлік каналдардағы тотықтырғыш ағынындағы шаңкөмірлі отынның қозғалыс процестерін, жоғары температуралы қыздыруын және термохимиялық ауысуларын кинетикалық есептеу; 4. тәжірибелік цилиндрлік пешті модельдеу мысалында плазма-отындық жүйені қолдану мақсатында үлөлшемді есептеу бағдарламасына верификация жасау; 5. энергетикалық қазандықтардың пештерінде термохимиялық әзірленген көмірді жағуды үшөлшемді есептеу. Пәннің қысқаша мазмұны: Энергетикалық көмірді жағу және қайта өңдеу мәселесінің заманауи ахуалы және оларды қолдану тиімділігін арттыру әдістері. Көмірді тұтату, термохимиялық әзірлеу, жағу және газдандырудың плазмалық әдістерін теориялық және тәжірибелік зерттеу әдістері. Көмірді жағуға плазмалық термохимиялық әзірлеуді кинетикалық зерттеудің математикалық моделі. Көмірді газдандырудың кинетикалық сызбасы. Қазандық пешіндегі ішінара газдандырылған көмірдің жануын үшөлшемді модельдеу.

Пән конвективті жылумасса тасымалы теориясын, нақты геометриялы облыстарда өтетін изотермиялық емес турбулентті әсерлесетін ағыстарды есептеу әдістерін зерттеуге; өнеркәсіптік қазандықтарда қатты отынды жағу барысында өтетін жылумасса тасымалы процестерін талдауға бағытталады. Пәнді оқып-үйрену нәтижесінде докторант қабілетті болады: 1. турбулентті изотермиялық емес әсерлесуші ағыстардағы жылумасса тасымалын сипаттайтын негізгі теңдеулерді қорыту; 2. сұйықтар мен газдардың жылуфизикалық және термодинамикалық қасиеттерін зерттеу бойынша есептеу әдістерін қолдану; 3. физика-химиялық ауысулар кезіндегі түрлі ағыстарды практикалық есептеу; 4. турбуленттілік моделі мен жануды ескере отырып, жылумасса тасымалы теңдеулерін (Навье-Стокс теңдеулері) шығару; 5. жану камерасындағы жылумасса тасымалына режимдік параметрлердің әсерін есептеу. Пәннің қысқаша мазмұны: Конвективті жылумасса тасымалы процестерін үшөлшемді модельдеу. Жануды және турбуленттілік моделін ескергендегі жылумасса тасымалы теңдеулерін алу. Каналдағы турбулентті газ ағыншасының жануы кезіндегі жылумасса тасымалы. Түрлі шекаралық шарттардағы стационар және бейстационар температура өрістерін анықтау бойынша сандық-аналитикалық әдістер. Қозғалыстағы ортадағы жылу тасымалының негізгі теңдеулері. Жылу тасымалы құбылыстарының ұқсастық теориясы мен физикалық модельдеу элементтері. Нуссельт сызбасы және конвективті жылу алмасуды сипаттау үшін ұқсастық теңдеулерін құрастыру.

Пәннің мақсаты: техникалық физикада таңдалған дайындық бағыты бойынша ғылыми зерттеулерді басқару принциптері, негізгі ұғымдар мен заңдар, сондай-ақ терминология, мазмұны және ұйымның ерекшеліктері туралы білімді қалыптастыру. Пәнді оқып-үйрену нәтижесінде докторант қабілетті болады: 1. жылуфизика, криотехнология, энергетика саласындағы қазіргі ғылыми жетістіктерді талдау және бағалау; 2. таңдалған аймақтың ерекшеліктерін ескере отырып, теориялық және эксперименталды зерттеулер әдіснамасын меңгеру; 3. қазіргі заманғы ақпараттық-коммуникациялық технологиялар мен заманауи деректер базасын пайдалану (Clarivate Analytics, Scopus, РИНЦ және т. б.).); 4. ғылыми-техникалық мәселелер бойынша аналитикалық шолуларды жасау; 5. зерттеу және практикалық міндеттерді шешу кезінде, оның ішінде пәнаралық салаларда жаңа идеяларды генерациялау. Пәнді оқу нәтижесінде докторанттар келесі аспектілерді оқып-үйренетін болады: Отынның жануы кезінде жылумассопереносты 3D үлгілеу саласындағы отандық және шетелдік ғалымдардың қазіргі жетістіктері негізінде ғылыми зерттеулер жүргізудің негізгі технологиялары, операциялары, практикалық әдістері мен тәсілдері. Энергетикалық процестерді оңтайландыру технологиялары; криогендік қондырғыларда болып жатқан процестер. Диффузиялық тұрақсыздық. Жаңартылатын энергия көздері. Ғылыми зерттеу тақырыбын негіздеу. Ғылыми ізденіс, талдау, эксперимент, мәліметтерді өңдеу, ақпараттық технологияларды және Clarivate Analytics, Scopus, РИНЦ және т.б. ғылыми зерттеулердің әдіснамасы мен әдістері, сондай-ақ жылуфизика, криофизика және энергетика саласында зерттеу жүргізу кезінде оларды ұйымдастыру тәсілдері. Зерттеудің мақсаты мен міндеттері, экспериментті жоспарлау және жүргізу, өлшеу нәтижелерін өңдеу, эксперименттің нәтижелерін теориялық үлгілермен салыстыру. Ғылыми зерттеудің қорытындылары.

Пәннің мақсаты. Пән болашақ мамандардың Clarivate Analytics (Web of Science Core Collection) және Scopus мәліметтер базаларына кіретін нөлдік емес импакт-факторға ие жетекші рецензиялы халықаралық басылымдардың талаптарына сәйкес ғылыми талдау мен заманауи ақпараттық-коммуникациялық технологиялар арқылы сәйкес профильдік облыста алынған іргелі және қолданбалы нәтижелерді түрлі ғылыми-техникалық жазба жұмыстар түрінде ұсыну техникасын дамыту есебінен докторанттардың бойында ғылыми-зерттеу жұмысын басқару қабілетін қалыптастыруға бағытталған. Пәнді оқып үйренуде келесі аспектілер қарастырылады: Ғылыми еңбектің методологиясы мен әдістемесі негіздері. Ғылыми мақаланың құрылымын жоспарлау және анықтау. Мақаланы рецензиялаушы журналдарға жариялау үшін әзірлеу. Журналдың редакциялық комиссиясының профиль бойынша мақалаларға қоятын талаптары. Тақырыпты анықтау, ақпарат көздерін таңдау, библиографиялық тізімді топтастыру. Тақырып бойынша әдебиеттерді талдау жән жалпыландыру. Басылымдардың композициясы мен көмекші ғылыми аппараты. Баяндау академизмі. Тараулардың атауы, түйінді сөздер, резюме. Алдыңғы авторлар мен әріптестердің еңбектеріне сілтеме жасау міндеттілігі. Дәйексөздер. Ауызша сөз таластыру және жазбаша полемикадағы негізгі қағидалар. Дұрыстығын дәлелдеу логикасы. Рецензиялар, пікірлер мен критикалық шолулар. Өзін-өзі сынау, кеткен қателіктерді мойындау. Плагиат және осындай келеңсіз құбылыспен күрес. Ғылыми қызметтің негізгі нәтижелерін жариялауға ұсынылатын ғылыми басылымдар тізімі. «Scopus» мәліметтер базасы. «Web of Knowledge» мәліметтер базасы. Әдеби шолу үшін мәліметтер базаларын қолдану. Мақалалардың тиімділік көрсеткіштері. Авторлардың сілтемелік индексі (Хирш индексі). Web of Science мәліметтер базасы бойынша журналдардың Journal Citation Reports (JCR) импакт-факторы. Scopus (CiteScore) мәліметтер базасы бойынша SCIMago Journal Rank (SJR) процентилі.

Пәнді оқытудың мақсаты: докторанттардың бойында кәсіби қызметінде теориялық және практикалық міндеттерді шешу үшін қажетті отынның әртүрлі түрлерін «таза» жағу принциптері туралы теориялық білімдерін қалыптастыру. Пәнді оқу нәтижесінде докторант қабілетті болады: 1. техникалық әдебиетті пайдалану; ауызша және жазбаша сөйлеуді қисынды, дәлелді және анық құру; өзінің кәсіби құзыреттілігі шеңберінде өз бетінше шешім қабылдау; 2. ақпараттық технологияларды, оның ішінде компьютерлік графиканың қазіргі заманғы құралдарын пайдалану; 3. кәсіби қызметте негізгі заңдарды қолдану; модельдеу әдістерін қолдану, теориялық және Эксперименталды зерттеу дағдыларын меңгеру; 4. ғылыми-техникалық ақпаратты талдау дағдыларын меңгеру, зерттеу тақырыбы бойынша отандық және шетелдік тәжірибені зерттеу; 5. қабылданған шешімдер мен алынған нәтижелер туралы, оны жариялаумен және жария қорғаумен есеп түрінде аяқталған түсінік қалыптастыру; 6. жылу энергетика объектілерін, сұлбаларды және жүйелерді графикалық ұсыну әдістерін қолдану. Пәнді оқу нәтижесінде докторанттар келесі аспектілерді оқып-үйренетін болады: Оттықтардың түрі мен санын таңдау, отынды жағуды ұйымдастырудың аэродинамикалық сұлбасы. Оттықтардың жылу сипаттамалары, оттықтардың белсенді жану аймағының есептері, механикаландырылған оттықтар: пневмомеханикалық лақтырғыштармен және бұрылыс масақтарынан торлармен, қозғалмайтын масақты торлармен және бұрылыс планкасымен, көлбеу-итермелейтін масақтарымен, жылжымалы тізбекті торлармен. Оттықтағы жылу алмасудың алтындық есебі. Бастапқы деректер және есептеу мақсаттары. Оттықты аймақтарға бөлу ерекшеліктері. Негізгі есептік формулалар. Есептеу әдістемесі. Есептеу жиынының критериі.

Пән энергетикалық отынды жағу барысында нақты геометриялы облыстарда (жану камералары) өтетін жылумасса тасымалы процестерінің аэродинамикалық және жылуфизикалық сипаттамаларын зерттеуге және жаңа сандық 3D-модельдеу әдістері, тиімді есептеуіш алгоритмдер мен есептеуіш модельдер арқылы ағыс аэродинамикасының, жылдамдық, температура және концентрация өрістерінің қалыптасу заңдылықтары мен ерекшеліктерін тағайындауға бағытталады. Пәнді оқып-үйрену нәтижесінде докторант қабілетті болады: 1. энергетикалық қазандықтың жану камерасында шаңкөмірлі отынның жануы кезінде өтетін химиялық ауысулармен қоса жүретін жылумасса тасымалы процестерін сипаттайтын физика-математикалық және геометриялық модельдерді жасау және оттық тәжірибелік модельдерінде тестілеу; 2. шаңкөмірлі отынды тангенциаль беруге негізделген ағымдағы энергетикалық қазандықтардың таңдап алынған жану камерасының негізгі элементтері мен ондағы шаңкөмірлі отынды жағудың нақты технологиялық процесін сипаттайтын физикалық және геометриялық модельдерді жасау; 3. 3D-модельдеу әдістерімен ЖЭО-да көмірді жағудың нақты технологиялық сызбасына жауап беретін үшөлшемді Навье-Стокс теңдеулері мен көздік мүшелері бар жылумасса тасымалы теңдеулері негізінде берілген бастапқы және шекаралық шарттарда қатты отынның турбулентті жану процестерін кешенді зерттеу; 4. жылулық сәулеленудің бейсызық эффектілерінің, турбуленттіліктің, фаза аралық өзара әсерлесудің, химиялық реакциялардың көпсатылығының, ортаның екіфазалық қасиеттерінің шаңкөмірлі алаудағы жылумасса тасымалының сипаттамалары мен ағыстың аэродинамикасына әсерін зерттеу бойынша есептеуіш тәжірибелер жүргізу; 5. жану камерасындағы жылумасса тасымалы процесінің негізгі сипаттамаларын анықтау: жылдамдық, қысым, температура, жану өнімлері мен зиянды заттардың концентрациялары өрістерін, химиялық реакциялардың энергияларын, жану камерасы кеңістігіндегі және оның шығысындағы ағыстың турбуленттік сипаттамалары және алынған нәтижелерді тәжірибелік мәліметтермен салыстыру. Пәннің қысқаша мазмұны: Физика-химиялық ауысулары бар ағыстарды зерттеудің негізгі әдістері. Жоғарытемпературалы әсерлесетін ағыстардағы процестерді математикалық модельдеу әдістері. Қатты отынның жану процесі және жану камерасында оны жағуды ұйымдастыру. Турбуленттілікті, ағыстың екіфазалығын және сәулелену арқылы жылу алмасуды модельдеу. Қатты отынның жануының химиялық моделі. Қатты отынның жану процесін сипаттайтын математикалық модельді шешу әдістері.

Профильдік пәндердің әдістемелік қамтылуын жасау, әсерлесетін жүйелер физикасы мен техникалық физикадағы сандық әдістер бойынша жаңа зертханалық және виртуалды компьютерлік жұмыстарды қою және арнайы практикумды ұйымдастырудың заманауи тәсілдерін бейнелейтін өзге дәстүрлі және қашықтан оқыту формаларын қалыптастыру арқылы жүргізілетін ғылыми-зерттеу жұмыстарының нәтижелерін оқу процесіне бейімдеу.

Жылумеханикалық құрылғыларды сынау және реттеу жұмыстарын жүргізу бағдарламаларын, арнайы құрал-жабдықтар мен құрылғыларды қолдануға техникалық тапсырмаларды жасау, өзін-өзі басқару, ұйымдастыру және коммуникацияның жан-жақты дамыған мәдениеті арқылы өндірістің қауіпсіздік талаптарын орындай отырып, техникалық ережелерге сәйкес жылу және электр энергиясының өндірісін қамтамасыз ету бойынша өнімділігі жоғары жұмыстың технологиялық режимінің сақталуын қадағалау.

Технологиялық құрылғылардың қызметін жетілдіру мақсатында 3D-компьютерлік модельдеудің жаңа инновациялық технологиялары арқылы турбуленттіліктің статистикалық анизотропты моделін қолдана отырып, инжекторлық отынды бүрку жүйелері мен жылутехникалық нысандарда жүзеге асатын әсерлесетін орталардағы жылумасса тасымалы процестерінің аэродинамикалық және жылуфизикалық сипаттамаларына қолданбалы зерттеулер жүргізу.

Кәсіпорынның стратегиялық мақсаттарына қол жеткізуге бағытталған инновациялық модернизация жағдайында энергияны үнемдеу және кәсіпорындардың энергия тиімділігін арттыру жөніндегі шараларын жоспарлау.

Тиімді аналитикалық әдістер мен сандық алгоритмдер негізінде заманауи ақпараттық-коммуникациялық технологияларды қолдана отырып, жылуфизикалық нысандардың жану камераларындағы конвективті жылумасса тасымалы процестерін модельдеуінде іргелі зерттеулер жүргізу.

Нарықты жаулап алу стратегиясын, коммерцияландыруды басқару концепциясын, экономиканың сәйкес секторларындағы экспортты ынталандыру бағдарламасы мен саясатын жасау, кәсіпорындардың инновациялық-технологиялық деңгейге көшуі тұсында сандық платформаларда техникалық физика, жылуфизикалық процестерді 3D компьютерлік модельдеу және «жасыл энергетика» саласындағы коммерцияландырудың мүмкіндіктері мен шарттарын бағалау.

Энергетикалық отындарды жағудың жоғары тиімділігімен сипатталатын және қоршаған ортаға бөлінетін зиянды қалдықтарды азайтатын жылутехникалық нысанның экологиялық және экономикалық тиімді технологияларын қолдана отырып, техникалық физиканың таңдаулы салаларында тәжірибелік зерттеулер жүргізу.

Жетекші шетелдік тәжірибені, оны елімізге бейімдеу мүмкіндіктерін ескере отырып, көмір өндіру және қайта өңдеу процестерін жетілдірудегі инновацияларды қолдаудың тиімді тетіктерін енгізу саласындағы жобалар мен ресурстарды басқару.

Отынды сапалы жағуды ұйымдастыру негізінде өндіріске бейімделген инновациялық энергия үнемдеу және экологиялық «таза» технологияларды пайдалану барысында қабылданған рационализаторлық ұсыныстар нәтижесіндегі энергия ресурстарын үнемдеу мәселесін шешу, технологиялық нысанның экологиялық көрсеткіштерін жақсарту және ластану мен шлактану деңгейлерін төмендету мақсатында тозған жылу жүйелерін модернизациялау және ағымдағыларын жетілдіру.

Жылу көздеріндегі тиімді параметрлерді ұстап тұру мақсатында технологиялық нысандар мен жылу тораптары құрылғыларының аумақтық орналасуы бойынша ұсыныстарды жүзеге асыру, технологиялық құрылғыларды сынау әдістемесін жүргізу мен баптау, жылыту құрылғыларының есептеу сызбалары мен жедел энергетикалық режимдерін әзірлеу бойынша сараптамалық қорытындылар жасау.

Техникалық физика облысында кешенді мәселелерді шешу барысында ұйымның саясатына сәйкес жүйелі шешімдер қабылдау кезінде ықтимал тәуекелдер мен нәтижелерді бағалау мақсатында түрлі салалардың түйіскен тұсында академиялық құндылықтарды кеңейте және адами капитал мен тиімді коммуникациялар негізінде ресми көшбасшылық қасиеттерді таныта отырып, топта жұмыс істеу.

Жылутехникалық қолданыс аясындағы өндірістік нысандарда қолданылатын бақылау-өлшеу, электротехникалық және жылутехникалық құрылғыларды техникалық қадағалау, техникалық физика және жылутехникалық қамтылуға жұмсалатын шығындарды азайтуға бағытталатын ұйымдастырушылық-техникалық шаралар облысында зерттеу нәтижелерінің негізінде технологиялық нысандардың жедел жұмыс режимдерін түзету.