Д. Л. Тимрот
Экспериментальная теплофизика
Прецизионные экспериментальные исследования транспортных и теплофизических свойств жидкостей и газов.
Кафедра инженерной теплофизики имени В. А. Кириллина · НИУ «МЭИ»
01 / История кафедры Основана в 1954 году Москва
Кафедра инженерной теплофизики
История кафедры
1954 2026
История кафедры — это история развития отечественной теплофизики: от первых исследований свойств воды и пара до современных задач энергетики, физики плазмы, магнитной гидродинамики и численного моделирования.
основатель кафедры
01
Начало истории
Основание
Основание
кафедры
1954
Кафедра инженерной теплофизики была организована в Московском энергетическом институте в 1954 году.
Инициатива её создания принадлежала заведующему кафедрой теоретических основ теплотехники профессору М. П. Вукаловичу и молодым профессорам этой кафедры — В. А. Кириллину и А. Е. Шейндлину.
Владимир Алексеевич Кириллин стал первым заведующим новой кафедрой, а Александр Ефимович Шейндлин — его заместителем.
“Новая кафедра должна была готовить не только инженеров, но прежде всего инженеров-исследователей.
Задача новой кафедры
Подготовка инженеров, способных самостоятельно ставить научные задачи, проводить эксперимент и находить решения для новых отраслей энергетики и промышленности.
Перед кафедрой была поставлена задача подготовки специалистов по тепловым процессам для тепловой и атомной энергетики, ракетно-космической техники, сверхзвуковой авиации и атомного флота.
С самого начала обучение строилось в тесной связи с экспериментальными и расчётно-теоретическими исследованиями.
1954
Единство фундаментальной науки, инженерного образования и физического эксперимента стало основным принципом кафедры с первых лет её существования.
Становление кафедры
Пространство
Пространство
новой науки
Новая научная школа требовала собственной экспериментальной среды: лабораторий, учебных аудиторий, мастерских и помещений для сложных теплофизических установок.
Вместе с коллективом постепенно формировалось и само пространство кафедры.
1950-е
Кафедра создавалась одновременно как образовательное подразделение и как полноценный научный центр.
02
Учебная и научная инфраструктура
Как формировались
Как формировались
лаборатории
Практика.
Эксперимент.
Исследование.
Эксперимент.
Исследование.
С первых лет кафедра была в значительной степени ориентирована на подготовку инженеров-исследователей для атомной промышленности.
Поэтому именно на кафедре ИТФ доцентом, а впоследствии профессором Б. П. Голубевым была создана учебная лаборатория дозиметрии и защиты от ионизирующих излучений.
Лаборатория существует до настоящего времени и проводит обучение студентов ряда специальностей.
Новый этап развития
Формирование
Формирование
научных школ
В 1956 году научный коллектив кафедры значительно расширился.
С кафедры теоретических основ теплотехники на ИТФ перешли доцент Э. Э. Шпильрайн и профессор Б. С. Петухов со своей научной группой.
Из Всесоюзного теплотехнического института на кафедру пришёл профессор Д. Л. Тимрот.
На кафедре начались
прецизионные исследования транспортных свойств жидкостей и газов, теплофизических свойств щелочных металлов и их паров, а также процессов гидродинамики и теплообмена.
Новый научный коллектив
Учёные,
Учёные,
создавшие школы
Исследования, начатые этими учёными, сформировали самостоятельные научные направления и во многом определили дальнейшее развитие кафедры.
Э. Э. Шпильрайн
Теплофизика щелочных металлов
Исследования теплофизических свойств жидких щелочных металлов и их паров.
Б. С. Петухов
Гидродинамика и теплообмен
Экспериментальные и расчётно-теоретические исследования процессов гидродинамики и теплообмена.
Архив кафедры
От мастерской
От мастерской
до эксперимента
Значительная часть экспериментального оборудования проектировалась исследователями и изготавливалась непосредственно в мастерской кафедры.
Новые научные задачи требовали оригинальных стендов, измерительных схем и установок, создаваемых под конкретный физический процесс.
01
Установка начиналась с чертежа, заготовки и точной механической обработки.
Экспериментальная база
Оборудование создавалось не как набор приборов, а как инструмент для решения научной задачи.
Научная лаборатория
Точность
Точность
как метод
Прецизионный теплофизический эксперимент стал одним из основных направлений работы кафедры.
Исследования требовали высокой точности измерений, тщательно разработанных методик и установок, созданных специально под изучаемые вещества и диапазоны параметров.
Кафедра и Академия наук
От лаборатории
От лаборатории
к академическому институту
1960
1963
1966
1963
1966
В 1960 году под руководством В. А. Кириллина и А. Е. Шейндлина на кафедре была создана Лаборатория высоких температур Академии наук СССР.
Уже в 1963 году она была преобразована в Научно-исследовательский институт высоких температур при МЭИ, который возглавил А. Е. Шейндлин.
Спустя три года институт получил статус академического Института высоких температур — ИВТАН. В дальнейшем он вырос в один из крупнейших институтов Академии наук.
Связь с кафедрой
Бессменный директор института А. Е. Шейндлин до 1964 года одновременно являлся первым заместителем заведующего кафедрой инженерной теплофизики.
Затем, вплоть до 1983 года, эту должность занимал профессор Э. Э. Шпильрайн.
Преемственность исследований
Научные школы
Научные школы
кафедры
В разные периоды в коллективе кафедры возникали самостоятельные научные направления, созданные выдающимися учёными и продолженные их учениками.
Академик В. А. Кириллин создал школу экспериментального исследования состояния плотных газов и жидкостей.
На протяжении многих лет это направление продолжал и развивал его ученик профессор С. А. Улыбин.
Под руководством академика А. Е. Шейндлина исследовались термодинамические свойства перспективных теплоносителей энергетических установок — обычной и тяжёлой воды, азотного тетраксида, а также свойства высокотемпературных конструкционных материалов.
Школа
Э. Э. Шпильрайна
Э. Э. Шпильрайна
Основным направлением школы стали экспериментальные исследования теплофизических свойств жидких щелочных металлов и их паров.
Результаты, полученные коллективом под руководством Э. Э. Шпильрайна и доцента Е. Е. Тоцкого, вошли в фундаментальные справочники и использовались при проектировании новых энергетических установок.
Направление продолжил профессор А. М. Семенов. Его группа развивала расчётно-теоретические методы и создавала справочные данные о термодинамических свойствах и коэффициентах переноса паров щелочных металлов.
Доцент А. П. Севастьянов выполнял термо- и газодинамические расчёты и проектирование аппаратов для нетрадиционной энергетики.
II
Тепло- и массообмен
Школа
Б. С. Петухова
9
докторов наук
30+
кандидатов наук
Член-корреспондент АН СССР Б. С. Петухов создал исключительно плодотворную школу экспериментального и расчётно-теоретического изучения процессов тепло- и массообмена.
Под его руководством и при непосредственном участии на кафедре, а позднее и в ИВТАН были созданы уникальные стенды для исследования гидродинамики, тепло- и массообмена при течении жидкостей, газов и веществ при сверхкритических параметрах.
Изучались процессы при химических реакциях, а также тепловые явления, сопровождающие фазовые переходы — кипение и конденсацию. Большой объём работ был выполнен для нужд тепловой и ядерной энергетики и оборонной промышленности.
Направление продолжили
Л. Г. Генин, В. Г. Свиридов, Ю. А. Кузма-Кичта, Ю. Б. Смирнов и Г. Г. Яньков.
III
Магнитная гидродинамика
Исследования
Исследования
в сильных магнитных полях
Начатые по инициативе Б. С. Петухова исследования гидродинамики и теплообмена электропроводных жидкостей в магнитных полях продолжила группа, которую в разное время возглавляли профессора Л. Г. Генин и В. Г. Свиридов.
По результатам этих работ были защищены более двадцати диссертаций и изданы монографии.
Группа проводила комплексные эксперименты и численное моделирование течения и теплообмена в сильных магнитных полях в условиях, приближенных к условиям термоядерного реактора-токамака.
Научное сотрудничество
РНЦ «Курчатовский институт», НИИЭФА имени Д. В. Ефремова, ФЭИ имени А. И. Лейпунского, ГНЦ РФ «Тринити» и другие организации, участвующие в международной программе ИТЭР и отечественных разработках реакторов-токамаков.
Люди и научная среда
Кафедра
Кафедра
как коллектив
Научные школы существовали не только в публикациях и экспериментальных установках. Их основой были постоянное обсуждение результатов, совместная работа и передача опыта следующим поколениям исследователей.
01
Научное направление сохраняется, когда метод, опыт и культура исследования передаются от учителя к ученику.
1980-е — 2000-е годы
Развитие научных
Развитие научных
направлений
Эксперимент
Расчёт
Моделирование
Расчёт
Моделирование
В последние десятилетия XX века кафедра развивала исследования фазовых превращений, численного моделирования, теплофизики энергетических установок и низкотемпературной плазмы.
Эти направления продолжали традиции научных школ кафедры, одновременно отвечая на новые задачи тепловой и атомной энергетики, термоядерных установок и промышленной теплофизики.
Экспериментальная теплофизика
Кипение,
Кипение,
охлаждение
и конденсация
Значительное место в работе кафедры заняли исследования гидродинамики и теплообмена при кипении чистых жидкостей, растворов и двухфазных потоков, а также процессы конденсации.
Эти работы проводились под руководством профессоров В. В. Ягова, Ю. А. Кузмы-Кичты и доцента Ю. Б. Смирнова.
Были получены новые данные о пузырьковом и переходном кипении при свободном движении жидкости.
Исследовались кипение водных растворов солей, двухфазные потоки и теплообмен на интенсифицированных поверхностях.
Разработана приближённая теория пузырькового кипения чистых жидкостей и бинарных растворов, согласующаяся с широким массивом экспериментальных данных.
Были предложены модели переходного кипения в большом объёме, теплообмена в вынужденном потоке при высоких приведённых давлениях и кризисов кипения чистых жидкостей и бинарных смесей.
Отдельное направление составили исследования конденсации паровых смесей, включая режимы псевдокапельной конденсации.
Высокотемпературное охлаждение
От плёночного кипения
От плёночного кипения
к интенсивному теплоотводу
Был получен уникальный массив данных об охлаждении сферических и цилиндрических тел из различных металлов в насыщенных и недогретых жидкостях.
Начальная стадия охлаждения проходит в режиме плёночного кипения, который во многом определяет общую продолжительность процесса. Были выявлены факторы, влияющие на разрушение паровой плёнки и переход к интенсивному теплообмену.
Разработанная физическая модель связывает температуру перехода со свойствами тела, жидкости и режимными параметрами. Она может использоваться при анализе процессов закалки и послеаварийного охлаждения оборудования, включая элементы активной зоны ядерного реактора.
Численные методы
От вычислительного
От вычислительного
центра к коду ANES
Существенных результатов в развитии численных методов достигла научная группа Г. Г. Янькова и В. И. Артёмова.
Коллективом в течение многих лет развивался компьютерный код ANES, предназначенный для моделирования процессов гидродинамики и тепломассопереноса в элементах энергетических устройств.
Основные задачи
Вихреразрешающее моделирование LES и DNS ухудшенных режимов теплообмена при течении жидкостей сверхкритического давления.
Турбулентные МГД-течения жидких металлов и расплавов солей в системах охлаждения термоядерных установок.
Моделирование металлогидридных систем аккумулирования, очистки и компримирования водорода.
Детальные модели плёночной конденсации парогазовых смесей на поверхности трубных пучков.
Расчёт взаимодействия расплава активной зоны с корпусом реактора при тяжёлых авариях.
Решение прикладных задач тепломассообмена для промышленных организаций.
С 1960-х годов
Низкотемпературная
Низкотемпературная
плазма
Исследования низкотемпературной плазмы были начаты на кафедре под руководством А. Е. Шейндлина.
После создания Института высоких температур это направление на кафедре возглавил профессор О. А. Синкевич.
1968
создана первая в технических вузах СССР
учебная лаборатория физики плазмы
Спектр исследований
Неустойчивости и волны в плазме Электрический пробой сред Электрические дуги и СВЧ-разряды Плазменная переработка отходов Очистка газов Течения газа и плазмы Естественная конвекция в атмосфере Сильные атмосферные вихри Генерация и разрушение торнадо Процессы на границе пар — жидкость Паровые взрывы при тяжёлых авариях
Свойства веществ
Под руководством профессора С. Н. Смирнова были разработаны методики расчёта теплофизических свойств воды и её изотопных аналогов в равновесных и метастабильных состояниях, а также электропроводности солей слабых электролитов.
Начало 1990-х годов
Автоматизация
Автоматизация
теплофизического
эксперимента
Измерение
Управление
Диагностика
Управление
Диагностика
В начале 1990-х годов по инициативе профессора В. Г. Свиридова на базе кафедры была создана научно-производственная фирма ЦАТИ.
«Центр автоматизации теплофизических исследований» объединил преподавателей, научных сотрудников, аспирантов и студентов кафедры ИТФ и других подразделений МЭИ.
ЦАТИ
Научно-производственная фирма
От лабораторного стенда
От лабораторного стенда
к измерительной системе
Основным направлением ЦАТИ стала разработка, создание и внедрение автоматизированных систем лабораторного эксперимента, испытаний и диагностики энергетического оборудования.
Созданные системы обслуживали стенды для огневых испытаний авиационных и ракетных двигателей, аэродинамические трубы и другие сложные газодинамические и теплофизические объекты.
Портативные комплексы диагностики, предназначенные для особо сложных условий эксплуатации, получили признание и были отмечены дипломами и медалями выставок.
01
Автоматизация позволяла объединить измерение, регистрацию, обработку данных и управление экспериментом в единую систему.
Развитие направления
Информационно-измерительные
Информационно-измерительные
технологии
Работа ЦАТИ привела к формированию на кафедре нового учебно-научного направления.
Были созданы лекционные курсы и учебные лаборатории по современным информационно-измерительным технологиям теплофизического эксперимента.
Сотрудниками кафедры была разработана методика дистанционного лабораторного компьютерного практикума. Она позволяла использовать в учебном процессе уникальные экспериментальные стенды ведущих вузов страны.
02
Дистанционный практикум
Студент получает доступ к реальному лабораторному стенду, управляет экспериментом и обрабатывает результаты средствами компьютерной измерительной системы.
ЦНИИСТ
Учебный центр
Центр новых
Центр новых
информационно-измерительных
систем и технологий
Дальнейшее развитие направления привело к созданию учебного Центра новых информационно-измерительных систем и технологий.
ЦНИИСТ вошёл в систему повышения квалификации МЭИ. На его базе проходили обучение специалисты ведущих отраслей науки и промышленности России.
Итог направления
Автоматизация стала связующим звеном между научным экспериментом, инженерной диагностикой и современными образовательными технологиями.
Новые научные направления
Кафедра
XXI век
Кафедра
сегодня
В последние годы на кафедре ИТФ создаются и развиваются новые направления экспериментальных и теоретических исследований.
Выполняется прямое численное моделирование неизотермической МГД-турбулентности, исследуется гидродинамика методом PIV-диагностики, анализируются процессы испарения и конденсации с применением параллельного программирования на графических процессорах, проводятся исследования люминесценции.
Изучаются процессы тепло- и массопереноса при интенсивных тепловых и электромагнитных воздействиях, в том числе в установках плазменной переработки отходов и двигателях космических аппаратов.
Разрабатываются энергетические установки на основе органического цикла Ренкина с использованием низкопотенциального тепла, новые способы интенсификации теплообмена с помощью микро- и нанорельефных поверхностей, инновационные термостабилизаторы и методы дистанционной диагностики различных сред. Исследуются новые режимы кипения.
МГД-турбулентность PIV-диагностика Испарение и конденсация Параллельные вычисления Люминесценция Плазменные технологии Органический цикл Ренкина Микро- и нанорельеф Термостабилизация Дистанционная диагностика
Научное сообщество
Конференции
Сотрудники кафедры принимают активное участие в организации и проведении на базе МЭИ крупных научных конференций.
Российская национальная конференция по теплообмену
Международная конференция «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках»
Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»