Лаборатория 7.1 · Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН

Экологические проблемы теплоэнергетики

Разрабатываем теплофизические основы экологически чистой энергетики — от CFD-моделирования турбулентного горения до горелок и скрубберов.

Для индустриальных партнёров Для студентов

1шт.патент РФ на вихревую топку

2грантаРНФ, конкурс 2026 г.

5–20кВтгорелки-демонстраторы

О лаборатории

Теплофизика на службе чистого горения

Лаборатория работает в рамках концепции экологически чистой энергоэффективной теплоэнергетики. Мы соединяем вычислительную аэрогидродинамику (CFD), лазерную диагностику потоков и натурные испытания горелочных устройств, чтобы снижать эмиссию токсичных продуктов горения при сжигании низкосортных углей, некондиционных жидких топлив и синтез-газа.

Разработаны физико-математические и численные методики моделирования аэротермохимических процессов — от горения полидисперсного угольного топлива до образования сажи и оксидов азота — в 2D и 3D для перспективных конструкций топочных и горелочных устройств, включая вихревую топку парового котла ТЭС с вторичным тангенциальным дутьём.

ЕК

Копьев Евгений Павлович

К.т.н., старший научный сотрудник, и.о. заведующего лабораторией

Иллюстрация поля течения от синего (холодный поток) к оранжевому (горение)

Аэротермохимическая структура течения — базовый объект исследований лаборатории

Направления исследований

Пять взаимосвязанных линий работы

От численного моделирования до готовых промышленных устройств — полный цикл разработки малоэмиссионных теплоэнергетических технологий.

CFD вихревого и топочного горения

Численное моделирование турбулентных двухфазных реагирующих течений в вихревых топках (в т.ч. модификация «ВТ2Н») и горелочных устройствах с аксиальным вдувом перегретого пара. Расчёт полей температуры, структуры факела и эмиссии NOₓ для угля, природного газа, синтез-газа и продуктов нефтепереработки. Экспериментальная верификация методами PIV, лазерной допплеровской анемометрии и тепловизионной диагностики на «холодных» моделях.

Патент РФ № 2585347 «Вихревая топка»

Горелки паровой газификации

Новый способ сжигания некондиционных углеводородных топлив с раздельной подачей топливо-воздушной смеси и перегретого пара: первичный сажистый факел + вторичная паровая газификация с образованием H₂ и CO. Демонстраторы 5–20 кВт испытаны на дизтопливе, картерных отходах, сырой нефти и водоугольном топливе — экологические показатели на порядок лучше аналогов.

СВЧ-нагрев и сушка диэлектриков

Нелинейные модели теплопереноса при плавлении диэлектрика под воздействием СВЧ-излучения с учётом переменной диэлектрической проницаемости. На основе опыта моделирования СВЧ-нагрева и сушки угля — асимптотические решения и метод повышения энергоэффективности СВЧ-обработки снежно-ледяной массы.

Горение водоугольных суспензий

Экспресс-методика исследования температурно-концентрационной динамики горения на основе синхронного измерения термометрической и цветовой температуры с анализом отходящих газов. Впервые детально изучены стадии горения (прогрев, испарение, летучие, коксовый остаток) в зависимости от сорта и состава топлива.

Стилизованная иллюстрация теплоэлектроцентрали в сумерках

Индустриальным партнёрам

От расчёта до пилотной установки на вашем объекте

Мы доводим научный результат до инженерного решения: расчётная модель → лабораторный демонстратор → конструкторская документация → испытание на реальном топливе и оборудовании.

✓
CFD-моделирование и оптимизация топочных устройств. Расчёт аэродинамики, тепломассопереноса и горения для вашей геометрии котла или горелки, прогноз эмиссии NOₓ и сажи до этапа изготовления.
✓
Разработка и испытание горелочных устройств. Демонстраторы мощностью 5–20 кВт под конкретное топливо — от синтез-газа до водоугольных суспензий и нефтяных остатков.
✓
Лицензирование патентов и совместные НИР/НИОКР. Доступ к запатентованным решениям и совместные проекты по грантам РНФ.

Обсудить проект

Студентам и аспирантам

Реальные задачи теплофизики — с первого курса

Лаборатория ведёт подготовку кадров совместно с кафедрой физического факультета НГУ: от курсовых до кандидатских диссертаций на действующих экспериментальных стендах.

✓
Темы дипломных и диссертационных работ. CFD-моделирование горения, лазерная диагностика потоков (PIV, ЛДА), разработка горелочных устройств, физика СВЧ-нагрева.
✓
Доступ к оборудованию. Стенды для сжигания жидких и твёрдых топлив, системы 2D/3D-диагностики турбулентных течений, вычислительные ресурсы для CFD.
✓
Научное руководство. Наставничество кандидатов и докторов наук с публикациями в изданиях Scopus и Web of Science.
✓
Курс «Современные энергетические технологии». Читается сотрудниками лаборатории на физическом факультете НГУ.

Узнать о вакантных темах

Стилизованная иллюстрация лазерной диагностики пламени в лаборатории

Команда

Кто ведёт исследования

ЕБ

Бутаков Евгений Борисович

К.т.н., старший научный сотрудник

Руководитель гранта РНФ № 25-19-20101 «Разработка технологий сжигания отсевов и отходов антрацита Новосибирской области с применением механохимической и плазменной активации». Соавтор нейросетевой системы раннего выявления срыва пламени в угольных котлах и аварийных состояний энергетического оборудования.

e_butakov@mail.ru

ЕК

Копьев Евгений Павлович

К.т.н., старший научный сотрудник, и.о. заведующего лабораторией

Руководитель гранта РНФ № 26-79-10097 «Исследование процессов лазерного инициирования горения углеводородных топлив в струе перегретого водяного пара». Читает курс «Современные энергетические технологии» на физическом факультете НГУ.

kopyeve@itp.nsc.ru

ШЕ

Шадрин Евгений Юрьевич

К.ф.-м.н., старший научный сотрудник

Руководитель гранта РНФ № 26-79-10050 «Фундаментальные основы горения в камерах сгорания повышенного давления при использовании метода парового распыла с камерой газогенерации».

evgen_zavita@mail.ru

Контакты

Обсудим совместный проект

Пишите напрямую заведующему лабораторией — расскажем подробнее о технологиях, оборудовании и условиях сотрудничества для индустрии и вузов.

Адрес: 630090, г. Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 1
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, лаборатория 7.1, каб. 112
E-mail: kopyeve@itp.nsc.ru
Приёмная института: +7 (383) 330-90-40

Официальная страница лаборатории на сайте ИТ СО РАН ↗