Излагаются методы расчета и интенсификации процессов перемешивания жидких смесей, получившие наибольшее распространение в различных отраслях промышленности. Рассмотрены различные типы и конструкции мешалок, методы их расчета, приведены алгоритмы и программы выбора типа мешалки, оптимизации ее параметров и расчета процессов в ней. Предпринято моделирование процесса перемешивания на основе более совершенных математических моделей и произведена реализация математической модели аналитическими методами, в результате чего получены формулы для инженерных расчетов процесса, приведены алгоритмы и программы расчетов на ЭВМ. Рассмотрены методы интенсификации процесса перемешивания с использованием гидродинамической кавитации, различные типы перемешивающих устройств и методы их моделирования. Описаны разработанные на основе проведенных исследований кавитационно-пульсационные мешалки, испытанные на мартыновском спиртзаводе. Приведены результаты экспериментальных исследований кавитирующих крыльчаток, методы их оптимизации по параметру Лагранжа и методы расчета с примерами численных расчетов, блок-схемами и программами.

Приведен краткий очерк работ И.М.Федоткина по таким основным научным направлениям: теория и математическое моделирование технологических процессов, установление новых физических эффектов, интенсификация процессов, разработка эффективных аппаратов и энергоустановок, создание новых энергосберегающих технологий. Установлено теоретически и частично подтверждено экспериментально более 500 новых физических эффектов. Разработаны и систематизированы математические модели процессов и на этой основе созданы новые энергосберегающие технологии и аппараты для их осуществления, в т.ч. кавитационная техника и технология, кристаллогидратная, вермикулитная технологии, использование различных полей - электрических, магнитных, звуковых, ультразвуковых, электромагнитных. Предложены электрохимическая и адсорбционная технологии, созданы эффективные энергоустановки, теплогенераторы с коэффициентом преобразования энергии 200 - 260% (при затрате 100%). Разработаны технологические аппараты: жидкоструйные, кавитационные, распылительные, вибрационные, пульсационные, кристаллогидратные, акустические, электроадсорбционные, магнитоэлектрические, а также теплогенераторы и ядерные реакторы на безурановом сырье, пульсационные газожидкостные и пленочные теплообменные аппараты, пульсационные суперкавитационные резисторные испарители, биогенераторы, новые виды горючего, синтин, этанол, сероводород Черного моря и др.

Узагальнено досвід і наведено комплекс нових фундаментальних і прикладних досліджень, а також конструкторських розробок у галузі енерго- та ресурсоощаджень. Розглянуто способи, методи та робочі процеси кавітаційної активації, змішування, гомогенізації, стерилізації та кавітаційного дроблення. Запропоновано методи та підходи до математичного моделювання. Здійснено глибокий аналіз фізичних ефектів за умов кавітації, які забезпечують підвищення ефективності її дії.

Изложены вопросы применения искусственной, принудительной, статической, динамической, сопловой, щелевой, термической, ультразвуковой гидродинамической кавитации для создания эффективных кавитационных аппаратов и установок в энергетике и промышленности. Разработаны методики рассчетов различных видов кавитации и типов кавитационных аппаратов. Описаны их конструкции и применение для активации жидких сред, приготовления топливных эмульсий, создания высокопроизводительных испарителей, конденсаторов, теплогенераторов, дегазаторов, аккумуляторов, ядерных кавитационных реакторов безуранового типа и др.

Излагаются методы математического моделирования, методы расчетов, позволяющие устанавливать новые физические эффекты и на их базе создавать эффективные процессы, оценивать степень получаемой при этом интенсификации и выяснять условия, при которых эта интенсификация достигается. Представлен метод формулирования и реализации математических моделей технологических процессов по аналогии - метод аналогизации, показаны приемы установления аналогов параметров и разработаны методы отбора математических моделей процессов различной физической природы, с одинаковым механизмом течения и идентичным математическим описанием процесса. Доказано более 50 теорем (утверждений) общей теории процессов и теории их интенсификации, выявлены условия интенсификации, установлены ее принципы, методы и способы. Методами аналогизации и математического моделирования установлено более 250 новых физических эффектов и показаны приемы их выявления.

С достаточной полнотой рассмотрены такие процессы - распыливание жидкостей, гидравлика двухфазных газо-паро-жидкостных и взвесенесущих потоков, определение размеров капель, разваривание твердых частиц, кавитационные процессы, образование каверн, кавитационных пузырьков, их коллапс, кавитационное дробление и измельчение, микробиологические процессы, термодинамика двухфазных потоков, характеристики, сопротивления и др. В результате математического анализа этих процессов получена форма для инженерных расчетов и разработаны методы интенсификации. Приведены многочисленные конструкции отечественных и зарубежных аппаратов, их критический анализ и сравнительная оценка. Разработаны методы интенсификации процессов подготовки сырья, смешения ингредиентов, дробления, сбраживания, разваривания. Представлена теория кавитационных процессов, двухфазных потоков, разваривания в оригинальной постановке, которая доведена до инженерной.

Приведены общие сведения о технологических процессах и методах их математического моделирования. Описаны методы математического моделирования процессов и объектов, решения процессных задач. Проанализированы особенности применения линейных и сигнальных графов (топологии) в моделировании, а также описания многофазных многокомпонентных гомо- и гетерогенных систем. Осуществлено моделирование на нелинейной модели с распределенными параметрами кипятильной трубы, математическое моделирование полиградиентных полей. Выполнен морфологический анализ структуры технологического процесса на примере кристаллизации. Изложены основные правила и теоремы оценки интенсифицирующих воздействий при парном взаимодействии элементарных процессов в градиентных полях.

На основе использования современных методов решения краевых задач теплопереноса разработаны новые подходы к описанию тепловых процессов. Приведены примеры решения задач со специальными граничными условиями - неидеального теплового контакта, с подвижной границей фазового перехода, с излучением. Выведены и решены дифференциальные уравнения теплопроводности с подвижной границей фазового перехода, с учетом работы сил сжатия, в сложных средах и нелинейной, а также теплоотдачи при свободной и вынужденной конвекции с нелинейными граничными условиями. Впервые разработана обобщенная теория регулярного режима с учетом фазовых переходов, в которой известная теория Кондратьева является частным случаем. Предложен новый способ решения задач теплопроводности для тел конечных размеров и сложной формы.

Рассмотрены проблемы, связанные с новыми взглядами на физический вакуум, который показан как сверхпроводник и сверхтекучая жидкость. Сделан вывод о соотношениях специальной теории относительности для массовых частиц и излучений. Изложены примеры и методы получения избыточной энергии при наложении эффектов различной физической природы, предложены методика по расчету ультразвукового нагрева жидкости и теория оптимизации и получения избыточной энергии в кавитационном теплогенераторе, разработанных И.М.Федоткиным.

Освещены новые математические модели реакторов, основанные на гидродинамических, вероятностных, процессных, диффузионных, ячеечных моделях. Описана структура гидродинамических потоков внутри реакторов. Рассмотрены вопросы теории рециркуляции регулирующих сред, основанной на дифференциальных уравнениях с отклоняющимся аргументом, методы многомерного пространства, позволяющие создавать простые алгоритмы для операций с рядами: возведения в целую, дробную, отрицательную степень, умножения, деления, обращения рядов. Значительное внимание уделено задачам рециркуляции, теории эффекта секционирования и его энергосберегающего проявления в процессах, теории пограничного слоя для решения процессных задач и реализации математических моделей.

Приведены разработанные математические модели основных гидромеханических процессов, не встечающиеся в литературных источниках. На основе математического моделирования данных процессов проанализированы их механизмы, описаны методы интенсификации. Рассмотрены особенности решения краевых задач для процессов осаждения, гидроклассификации, вибрационного разделения суспензий и обезвоживания, акустического грязесгущения, различных видов фильтрования, прессования и процессов, основанных на гидродинамической кавитации.

Рассмотрены основные разновидности течения жидких, газо-, парожидкостных и взвесенесущих потоков в элементах, трубах и каналах аппаратов химической, нефтехимической, металлургической и пищевой промышленности. Выявлен, обоснован, теоретически и экспериментально доказан ряд новых физических эффектов, закономерностей и законов. Приведена теория двухфазных, газопарожидкостных и взвесенесущих потоков. Установлен новый закон гидравлического трения со скольжением, в котором закон Стокса является частным случаем.

Приведены краткие заметки по некоторым физико-математическим аспектам энергетической информационно-волновой медицины (ИВМ). Рассмотрены мощнейшие и эффективнейшие методы аппаратной (физической) и безаппартной (духовной) ИВМ, показаны возможности их применения в лечебной практике. Изложена теория аппаратной ИВМ и доказана необходимость ее использования для обоснования действия психической энергии. Установлено, что механизм действия нозод и аутонозод на физическом и энергетическом телах человека аналогичен механизму действия покояния на психическом духовном уровне. Разработаны дальнейшие пути развития теории ИВМ, в частности обоснование роли совершенствования человеческого сознания для здоровья и жизни на Земле.

Освещены проблемы создания новых эффективных конструкций выпарной техники, обладающих высоким паросъемом, а также подавляющих накипеобразование и отложения на поверхность нагрева. Рассмотрены теоретические основы и методы рассчета данных аппаратов. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса кипения и гидродинамики двухфазных потоков в трубах. Предложены методы интенсификации процесса кипения и совершенствования рабочего процесса в аппаратах различной конструкции: с естественной и обращенной циркуляциями, с гидравлическим пульсатором, тонкопленочных, ударно-струйных и суперкавитационных.

Розглянуто способи підвищення екологічної безпеки та продуктивності процесів просякнення та сушіння в технології формування тканих полімерних композитів за низькочастотної ультразвукової дії. Встановлено, що така дія дає можливість підвищити продуктивність обладнання та використовувати більш в'язкі полімерні склади з меншим вмістом розчинників, або зовсім без них. Використання розробленої технології дозволяє економити електроенергію, що витрачається на випаровування розчинників, а також створювати матеріали з новими властивостями.