Розглядаються та вирішуються три прикладні задачі оптимізації теплофізичних процесів: оптимізація струму тепла до реактору з метою утримання реакції у заданому температурному режимі; ідентифікація ефективного коефіцієнту теплопровідності у твердіючій відливці; мінімізація термонапружень у безперервному зливку. Для вирішення поставлених задач пропонується прямий екстремальний підхід. Наводиться велика кількість тестових та прикладних розрахунків, що демонструють високу ефективність обраного підходу.

Рассмотрены современные способы создания литых металлических композиций и особенности взаимодействия жидких сплавов. Охарактеризованы физико-механические и эксплуатационные свойства изделий из литых металлических композиций. Рассмотрены законы переноса импульса, энергии и массы. Показаны особенности теплопередачи в системе слиток - изложница - окружающая среда. Рассмотрены основные положения теории подобия и моделирования. Представлены модели турбулентности и установлены границы их применения, приведены методы решения уравнения гидродинамики и тепломассопереноса. Проанализированы особенности течения гидродинамических и теплообменных процессов при формировании композитного слитка. Приведена оценка влияния турбулентности на гидродинамику и теплоперенос в затвердевающем слитке с внутренним холодильником. Разработана методика физического моделирования процессов формирования отливки из композиций сплавов. Рассмотрены методы прогнозирования технологических параметров и свойства литых металлических композиций. Предложена методика определения адекватности применения математической модели формирования многослойных композиций стали.

Рассмотрены процессы переноса импульса, тепла и массы при фазовых превращениях (задача Стефана), в слое жидкости, подогреваемой снизу, при выращивании монокристаллов по методу Чохральского в бинарных электролитах. Освещены некоторые вопросы горения, в частности, гомогенное горение и стационарная теория воспламенения горючей смеси. Представлена задача диффузии примеси, введенной в поток жидкости в круглой трубе (задача Тейлора).

Приведены общие сведения о диффузионных процессах, рассмотрены вопросы молекулярной диффузии, броуновского движения, диффузии в турбулентном потоке, аналогии процессов переноса. Определены прикладные задачи диффузии, исследованы особенности взаимодиффузии жидкостей и газов, диффузии газа в жидкости, выравнивания поля концентрации в трубе при точечном и круговом источнике. Приведена методика определения коэффициентов диффузии. Рассмотрены статистические подходы к исследованию турбулентной диффузии. Изложены методы решения уравнений диффузии, апробированные и хорошо зарекомендовавшие себя при исследовании явлений теплообмена.

Изложены сведения о диффузионных процессах, в частности, молекулярной диффузии, уравнении диффузии в потоке, диффузии в турбулентном потоке. Приведены кинетическое уравнение Больцмана, метод Энскога - Чепмена, уравнение баланса энтропии, первого приближения для простого газа и его решение, а также коэффициенты диффузии и термодиффузии, диффузии бинарной смеси. Предложены методы решения уравнений диффузии, в частности, разделения переменных в решении усеченных уравнений нестационарной диффузии, интегральных преобразований, функций Грина. Раскрыты основы феноменологической теории неравновесных процессов, рассмотрен статистический подход к исследованию турбулентной диффузии.

Освещены основные положения теории моделирования тепломассообменных процессов, а также изложены вопросы физического и математического моделирования данных процессов в условиях внепечной обработки и разливки стали. Проанализированы особенности жидкого металла в процессе выпуска из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, изучена гидродинамика в ковше без дополнительных воздействий, рассмотрены вопросы обработки металла с помощью нейтрального газа, порошковой проволокой, посредством электрогидроимпульсного воздействия. Приведены результаты исследований разливки стали в изложницы под шлаком и с разными ковшевыми стаканами.

Освещены вопросы физического моделирования гидродинамических процессов и числового моделирования тепломассообменных процессов металла в промежуточном ковше криволинейной машины непрерывного литья заготовок, рафинирования металла. Пронализированы тепломассообменные процессы в условиях кристаллизации непрерывнолитой заготовки, определены внешние воздействия на данную заготовку. Приведены результаты промышленных исследований особенностей затвердевания металла, обрабатываемого аргоном в кристаллизаторе машины.

Проведен обзор научных исследований, посвященных изучению процесса затвердевания слитка. Разработаны вариационный и числовой методы иследования тепловых, гидродинамических и диффузионных процессов, протекающих в затвердевающем слитке. Рассмотрены задачи затвердевания слитков в изложницах с прямой и обратной конусностью, с учетом влияния конвекции и внутренних источников тепла на движение фронта затвердевания. Проанализировано влияние скорости движения расплава и температуры боковой стенки изложницы на затвердевание слитка. Раскрыты особенности затвердевания отливок с обратной конусностю. Показано влияние концентрационной и смешанной конвекции на развитие химичекой неоднородности в слитках. Изложены результаты экспериментального исследования влияния периодических упругих импульсов на структуру затвердевающего металла, проведенных в лаборатории ДонНАСА и в литейном цехе Зуевского энергомеханического завода.

Рассмотрены основные понятия по взаимозаменяемости, точности размеров, системах допусков и посадок для гладких элементов деталей. Изложены основы технических измерений, описаны универсальные средства измерения линейных размеров. Освещены вопросы нормирования и измерения угловых размеров, метрической резьбы, цилиндрических зубчатых колес и передач, шпоночных и шлицевых соединений, шероховатости поверхности, отклонений формы и расположения поверхностей.

Приведена общая характеристика технологий внепечного рафинирования стали от газов, раскрыты перспективы использования математического анализа при изучении технологических процессов. Изложены результаты исследования, разработаны математические модели, вычислительные алгоритмы и способы интенсификации массообменных процессов при внепечной дегазации стали воздействием вакуумом, продувкой инертным газом, электростатическим полем, порошковой проволокой. Разработаны энергосберегающие режимы технологии внепечного рафинирования стали от газов.

Математически поставлена и численно решена задача нестационарной теплопроводности в футеровке сталеразливочного ковша при наличии в нем металла. Установлено количественное влияние параметров на снижение температуры металла, находящегося в ковше.

Для оптимізації процесу формування композитного злитка розроблено математичну модель, обчислювальний алгоритм і програмне забезпечення дослідження гідродинамічних і тепломасообмінних процесів. Визначено поля швидкостей, температури та частки твердої фази.

Сформульовано математичну модель процесів переносу у разі дегазації рідкого металу комплексною дією вакууму, продування інертним газом та електростатичного поля. Для постановки граничної умови на стику розплаву, що рухається, з вакуумом за умов дії електростатичного поля привернуті нові дані щодо специфіки цієї дії.

Надано розрахункову оцінку ефективності електропереносу за умов нового явища - "електродинамічної індукції". Розраховано співвідношення щільності процесів електропереносу в металі у разі електромагнітної і "електродинамічної індукції". Установлено, що воно визначається співвідношенням напруженості магнітного й електростатичного поля, залежить від роду металу та не залежить від швидкості руху провідника. У цьому напрямку переноси його вільних зарядів є взаємно перпендикулярними.

Рассмотрена математическая модель процесса эжекции воздуха струей жидкости при переливах чугуна. Новизна модели заключается в учете толщины струи металла и неизотермичности процесса.

Запропоновано теоретичну модель процесів переносу при русі металу в електростатичному полі, що включає механізм, загальне рівняння та математичну модель електропереносу. Обговорено проблему її додатка до технології позапічної дегазації сталі комплексним впливом вакууму, продувки аргоном та електростатичним полем.

Раскрыты вопросы взаимозаменяемости, касающиеся нормирования требований, предъявляемых к размерам и параметрам деталей машиностроения. Изложены теоретические основы технических измерений. Описаны универсальные средства и методы измерения линейных и угловых размеров. Уделено внимание особенностям нормирования и измерения метрической резьбы, цилиндрических зубчатых колес и передач, шпоночных и шлицевых соединений, шероховатости поверхности, отклонений формы и расположения поверхностей.

Освещены теория и результаты экспериментальных исследований процессов литья и затвердевания чугунов, сталей, кристаллизации, гидродинамики, фазовых превращений, тепломассопереноса при формировании отливки из металлов, сплавов и композиций из жидких фаз, жидкой и твердой фаз сплавов разного химического состава. Описаны методы решения уравнений гидродинамики и тепломассопереноса при затвердевании, особенности их использования при моделировании новых технологических процессов формирования отливок из композиции железоуглеродистых сплавов, а также методы расчёта параметров технологии производства чугунных валков, литых металлических композиций, свойства металлопродукции и области её использования.

Изложены основные научные результаты, которые получены в Донецкой научной школе по физической гидродинамике, созданной доктором технических наук, членом-корреспондентом НАН Украины, Заслуженным деятелем науки и техники Украины, профессором И.Л. Повхом. Рассмотрены импульсные и волновые движения жидкости, эффект снижения турбулентного трения жидкостей добавками полимеров и поверхностно-активных веществ, особенности течения в трубах с периодически изменяющимся поперечным сечением. Уделено внимание моделированию процессов гидродинамики и тепломассопереноса в металлургических технологиях, развитию струйных течений в слоисто-стратифицированной среде, магнитогидродинамическим технологическим устройствам и приборам. Освещены проблемы экологии и техногенно-экологической безопасности.

Рассмотрены основные задачи механики сплошных сред: процессы течения идеальной и неньютоновской жидкостей, процессы диффузии, фильтрации.