俄罗斯科学院西伯利亚分院
库塔特拉泽热物理研究所

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俄罗斯科学院西伯利亚分院库塔特拉泽热物理研究所

一、历史沿革

1957年6月7日,根据苏联科学院主席团第448号法令,世界上第一个专业热物理研究所成立,当时名为苏联科学院西伯利亚分院热物理研究所。研究所由诺维科夫( I. I. Novikov) 院士领导,他是在热力学技术和物质热物理性质领域的公认专家。 1964年至1986年,研究所由杰出的热物理学家库塔特拉泽(S.S.Kutateladze)院士领导。他在热物理和热能工程领域做出了重大贡献,如沸点的流体动力学理论、物理和化学转化传热过程的相似理论、湍流边界摩擦和传热的相对极限定律,以及液态金属的传热和流体动力学的研究等。根据俄罗斯科学院主席团1994年1月25日第23号决议,热物理研究所以库塔特拉泽(S.S.Kutateladze)院士命名。


1965年,库塔特拉泽院士与热物理研究所工作人员合影

1986年至1997年,研究所由纳科里亚科夫(V.E.Nakoryakov)院士领导,他开创了许多新的科学研究领域,包括两相介质的波动动力学、多孔介质中的传热传质过程、气液流动的流体动力学、吸收式热变压器和用于诊断流量的电扩散方法。

阿列克谢恩科(S.V.Alekseenko)院士于1997年至2017年担任研究所主任,开展了可再生能源领域的研究——在世界上首次启动硼氢化物燃料电池的大规模生产,制作了铝燃料电池的实验室样品,专为恶劣的工作条件而设计,例如,在北极,正在开展水力发电厂涡轮机的改进工作,以及利用深层地球岩石的热量进行石油热能领域的研究。

根据俄罗斯科学院主席团2011年12月13日第 262 号决议,研究所更名为 “俄罗斯科学院西伯利亚分院库塔泰拉泽热物理研究所”(以下简称“热物理研究所”);根据2013年9月27日第253-FZ号”关于俄罗斯科学院、国家科学院重组和俄罗斯联邦若干法案修正案”的联邦法和2013年12月30日第2591-r 号俄罗斯联邦政府令,热物理研究所移交给联邦科学组织管理局;根据2018年5月15日第215号"关于联邦执行机构结构"的俄罗斯联邦总统令和2018年6月27日第1293-r 号俄罗斯联邦政府令,热物理研究所划归俄罗斯联邦科学和高等教育部。

在热物理研究所工作过的著名科学家有:
俄罗斯科学院院士:A.I. Leontiev, M.F. Zhukov, V.P. Chebotarev, S.N. Bagaev, R.I. Nigmatullin, A.K. Rebrov, E.P. Volchkov, M.R. Predtechensky, D.M. Markovich;
俄罗斯科学院通讯院士:P.G. Strelkov, A.N. Pavlenko, N.A. Pribaturin.

目前,热物理研究所是传热理论和物理流体动力学领域领先的研究中心之一,在以下领域开展基础研究:
- 包括在低温下的具有相变(沸腾、冷凝、吸收)的系统中的传热和传质;
- 单相系统中的传热和传质(湍流边界层、辐射和组合传热、自由对流传热、气幕);
-分散系统(多孔和颗粒介质、流化床、旋流分散流、微分散系统)中的传热和传质;
-流体动力学稳定性和湍流(射流和尾流、相干结构、湍流模型、近壁湍流、湍流边界层、聚合物添加剂);
-涡流(涡流、涡流结构、兰克效应、超流氦中的涡流);
-多相流(气液流、气体饱和边界层、气滴流);
-流动的液体膜中的转移过程和波动;
-多相系统的波动力学(两相介质的声学、色散介质中的非线性波、内波、爆炸);
-稀薄气体动力学(非平衡过程、团簇和富勒烯、激光烧蚀、放电);
-物质的热物理性质(全氟化碳、水盐、半导体、金属和氧化物溶液、单个物质);
-创造新材料的热物理基础(直拉法、喷射等离子体化学法、高温超导薄膜);
-纳米级系统;
-电力工业热物理过程(燃烧室空气动力学模拟、边界层燃烧、传热传质与声场燃烧、微煤及水煤悬浮液燃烧、流化床、循环流化床);
-燃料电池和氢能;
-低温等离子体(煤粉锅炉点火和照明的等离子体方法、混合废物的等离子体处理、获得气态介质的方法)。

热物理研究所开发了许多原创实验方法,特别是用于测量剪切应力和局部流速的电扩散法;粒子频闪可视化方法;粒子图像测速、激光多普勒测量系统,包括使用光纤的系统;稀薄气体电子束诊断、彩色希尔伯特成像阴影法;测量物质热物理性质的振动方法。

创建了一个配备有现代测量系统的独特实验台综合体:风洞、大型氟利昂柱、大型真空室“Vika”和“Viking”、等离子体点火的点火台、热物理研究台熔体、电弧、液体电极和变压器等离子管的特性。

该研究所的成功活动在很大程度上得益于高素质专家的存在,包括247名研究人员,其中包括4名院士、2名俄罗斯科学院通讯院士、62名教授和109名副教授。科教员工总数541人。科学家的研究成果荣获国家奖(1982年、1983年、1985年、1988年、1990年、2020年);列宁共青团奖(1981年、1982年、1983年)、俄罗斯联邦政府奖(2012年、2013年、2014年、2017年);国际能源奖“全球能源”(2007年、2018年);国际奖项:Charles Hard Towns (1984)、苏联科学院和捷克斯洛伐克科学院 (1985)、欧洲科学院 (1994、1996)等。

热物理研究所与美国、英国、德国、法国、意大利、比利时、挪威、日本、波兰、保加利亚、捷克共和国、中国、韩国、以色列、印度、蒙古的许多研究中心和合作公司保持着密切的科学联系。长期以来,与布鲁塞尔自由大学合作有微重力科学实验室,与白俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦等周边国家的科学中心保持着合作。

热物理研究所每年出版约600篇科学文章和多本专著。该研究所出版两本科学期刊——“Journal of Engineering Thermophysics”(英文)和《热物理学与空气力学》(俄文和英文,与俄罗斯科学院西伯利亚分院理论与应用力学研究所联合出版)。该研究所的主要科学家均担任国内外多种期刊的编委。

热物理研究所定期组织全俄科学会议:“西伯利亚热物理研讨会”、“热物理与动力工程大学研讨会”、“燃料燃烧:理论、实验、应用”、“热物理学与物理流体动力学”(在克里米亚),“能源和资源效率低层住宅建筑”;全俄青年科学家会议“热物理和物理流体动力学的实际问题”,国际会议:“研究流动的光学方法”,研讨会“两相流中的传输现象”(在保加利亚),“稀薄流体国际研讨会”气体动力学”、“空间和地面应用的两相系统”、“节能污染控制传热/传质进展国际研讨会”。


2019年8月27至29日举办的第35届西伯利亚热物理研讨会 专家合影

热物理和能源领域的人才培养工作也是研究所最重要的活动领域之一,参与并支持了众多高校的教学工作,包括:
-新西伯利亚国立大学非平衡过程物理系;
-新西伯利亚国立技术大学热物理技术、能源与节能高新技术、光信息技术系;
-库兹巴斯国立技术大学化学、石油和天然气技术中的能源和资源节约过程、热能工程系;
-阿尔泰国立技术大学能源、技术和热机热物理过程系;
-西伯利亚联邦大学热物理系。

在该研究所的参与下,创建了10个教育和科学中心:
1)新西伯利亚国立大学物理学非平衡过程中心;
2)新西伯利亚国立技术大学激光信息技术中心;
3)新西伯利亚国立技术大学热物理和热能工程中心;
4)新西伯利亚国立大学能源中心;
5)新西伯利亚国立大学纳米系统与现代材料中心;
6)新西伯利亚国立技术大学环境技术、技术形成和废物的处理和处置中心;
7)库兹巴斯国立技术大学热物理学与热动力学中心;
8)托木斯克理工大学能源技术的热物理基础中心;
9)西伯利亚联邦大学热物理与热动力工程中心;
10)新西伯利亚国立建筑大学纳米材料并研究其特性的方法和技术中心。

热物理学作为一门科学学科的特殊性在于许多基础研究可以直接进入实际应用。特别关注创新和应用活动,尤其是环保能源和节能领域。热泵和制冷机、燃料电池和氢技术、新材料和纳米技术、等离子炬和等离子化学技术、新型煤炭技术和核电站安全规范等现代高效节能技术和装置、节能涂料和超导薄膜、废物处理方法、热量计和调节器、节能光源、测量电子和光学设备、低温空气分离技术、医疗技术正在开发中。