ИНСТИТУТ ТЕПЛОФИЗИКИ им. С.С. Кутателадзе
Сибирского отделения Российской академии наук

Основные научные результаты лаборатории низкотемпературной теплофизики за период с 1 января 2021 года

1. Проведен обширный цикл экспериментальных исследований на уникальной крупномасштабной модели дистилляционной колонны "Большая Фреоновая Колонна" по исследованию эффективности разделения смесей и распределения параметров потоков жидкой и паровой фаз в структурированных насадках различной геометрии. Исследованы эффективность разделения смесей, гидравлические потери, характеристики развития неравномерности распределения потоков пара и жидкости в зависимости от параметров орошения, высоты структурированных насадок [1–10]. Впервые показано влияние эффектов отрицательной стратификации по плотности пара, развития сухих пятен в колоннах различного диаметра на эффективность разделения, относительный перепад давления в колонне с регулярными высокопроницаемыми насадками [1, 5–10].

Впервые предложен и исследован метод динамического орошения для повышения эффективности разделения смесей [1]. Исследованы динамика, параметры противоточного течения и эффективность разделения смесей при частичном или полном периодическом последовательном блокировании точек орошения различных зон поперечного сечения насадки, при стационарном блокировании выделенных точек орошения при управлении степенью неравномерности распределения параметров потоков с учетом обратной связи. Выявлены оптимальные частотные характеристики нестационарного орошения жидкостью массообменной поверхности, при которых достигается максимальное увеличение эффективности разделения смесей при различных расходных характеристиках. Показана принципиальная возможность увеличения эффективности разделения смесей при создании заданного стационарного неравномерного орошения по сечению насадки, обеспечивающего более равномерные распределения локальных расходов жидкости, пара и температурно-концентрационных полей в сложной канальной системе [1, 5, 6, 8].

Получены уникальные экспериментальные данные по сопоставлению эффективности разделения смесей и гидравлическим потерям в крупномасштабных колоннах некруговой геометрии с различными структурированными насадками при варьировании режимных параметров и высоты насадок. Выявлены структурированные насадки, для которых эффективность разделения смесей не снижается в крупномасштабных колоннах с полуцилиндрической или квадратной формами поперечного сечения в сравнении с круглыми колоннами [1, 5, 6, 8]. Эти опытные данные имеют безусловный научный приоритет в мире и служат весьма важной и необходимой базой для создания новых высокоэффективных дистилляционных колонн для разделения многокомпонентных смесей (так называемых раздельных колонн- columns with divided walls (DWC)). Получен большой объем новой экспериментальной информации по особенностям пленочного течения криогенной жидкости по поверхности единичных элементов разных насадок при варьировании степени орошения, исследованию условий и динамики разрыва пленки, формирования несмоченных зон при различных форме и направлении микротекстуры на массообменной поверхности [1], по распределению паровой фазы в структурированной насадке [3].

Совместно с учеными из Института химических технологий (Institute of Chemical Engineering, г. София, Болгария) получены оригинальные экспериментальные данные по эффективности разделения смесей и гидравлическим потерям на новых регулярных структурированных и засыпных (random) насадках [4], насадках из пористого карбида кремния [5], на сетчатых насадках, новые результаты численного моделирования гидродинамики и массообмена при разделении смесей в насадках новых усовершенствованных геометрий [7, 9].

Полученные результаты важны для развития основ гидродинамики и массообмена при разделении смесей в сложных канальных системах, для разработки новых методов повышения эффективности разделения смесей в дистилляционных колоннах со структурированными и засыпными насадками в химической, нефтехимической, криогенной промышленности [5–10].

Pavlenko A.N., Pecherkin N.I., Zhukov V.E, Meski G.A., Houghton P.A. Overview of methods to control the liquid distribution in distillation columns with structured packing: Improving separation efficiency // Renewable & Sustainable Energy Reviews. – V. 132. – № 110092–1–110092–11. – DOI: 10.1016/j.rser.2020.110092. – WoS Q1 (IF- 15.59). Scopus Q1.
Ma T., Chen Y., Pavlenko A.N., Wang Q. Heat and mass transfer advances for energy conservation and pollution control in a renewable and sustainable energy transition // Renewable & Sustainable Energy Reviews. – 2021. – V. 145. – № 111087. – 3 p. – WoS. Q1 (IF – 15.59). Scopus Q1. – DOI:10.1016/j.rser.2021.111087.
Zhukov V.E., Pavlenko A.N., Sukhorukova E.Yu., Chernyavskiy A.N. Distribution of gas flow parameters at the outlet of structured packing // Thermophysics and Aeromechanics. – 2023. – V. 30. – № 1. – р. 19-28. – Scopus Q2; WoS Q4. – DOI: 10.1134/S0869864323010031.
Pavlenko A.N., Zhukov V.E., Pecherkin N.I., Slesareva E.Yu., Boyadjiev Ch., Dzhonova-Atanasova D. Studying the process of freons mixture separation on a structured packing Sulzer 500X // Ural Environmental Science Forum “Sustainable Development of Industrial Region” (UESF-2021). E3S Web of Conferences. – 2021. – V. 258. – № 11008. – 7 p.
Pavlenko A.N., Zhukov V.E., Sukhorukova E.Y., Dzhonova-Atanasova D.B., Stefanova K.V. Experimental study of liquid flow maldistribution in Sulzer 500X structured packing and Raschig Super-Ring random packing // Journal of Engineering Thermophysics. – 2021. – V. 30. – № 2. – р. 171–183. – WoS Q4 (IF – 2.4.). Scopus Q2. – DOI: 0.1134/S1810232821020016.
Павленко А.Н. Управление динамикой парожидкостных потоков при кипении, испарении и дистилляции для интенсификации тепломассообмена // Приглашенный доклад. Материалы XIII Всероссийского съезда по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики, Санкт-Петербург, Россия. – Август 21-25 2023. – Т.2. – с. 36-38. – ISBN 978-5-7422-8281-5. – DOI: 10.18720/SPBRU/2/id23-628.
Павленко А.Н. Управление экстремальными процессами тепломассообмена при кипении и испарении для повышения эффективности и безопасности оборудования в энергетике, химической промышленности и микроэлектронике // Пленарный доклад на XVI Международном форуме по Беларусь. – Минск. – май 2022 г.
Pavlenko A.N. Heat and mass transfer enhancement in multi-phase systems to improve energy efficiency and energy saving in the power, chemical industries and electronics // Invited lecture on the 6-th International Symposium on Thermal-Fluid Dynamics” (ISTFD 2025)”. – Qingdao. China. – July 24-27. – 2025. – Honorary Certificate of Recognition for the presented report.
Павленко А.Н. Управление динамикой парожидкостных потоков при кипении, испарении и дистилляции для повышения эффективности тепломассообмена” // Приглашенный доклад (пленарная лекция): XVIII Всероссийский семинар с международным участием «Динамика многофазных сред». – Новосибирск. Россия. –25-27 сентября 2023 г. – http://www.itam.nsc.ru/activities/conferences/vserossiyskiy_seminar_s_mezhdunarodnym_uchastiem_d/index.html http://conf.nsc.ru/dms23/ru.
Pavlenko A.N. Heat and mass transfer enhancement during boiling and evaporation to improve energy effiency and energy saving in the power, chemical industries and microelectronics // Приглашенный доклад (пленарная лекция). Abstracts of the 2nd International Conference on Energy Storage and Saving (ICENSS-2023). – China. Xi’an. – November 24-27. – 2023. – р. 10-11. Plenary lecture. – http://icenss2023.xacn.cc/ http://icenss2023.xacn.cc/PlenarySpeakers.htm. http://icenss2023.xacn.cc/Program/ICENSS%20-%202023%20Program-20231118.pdf. http://event.icrp.xjtu.edu.cn/111446712/ https://www.ichmt.org/.
Pavlenko A.N. Methods of heat transfer enhancement at boiling and evaporation for modern technologies // Приглашенный доклад (пленарная лекция). Abstracts of the International Workshop on Optimization and Regulation of Heat Transfer Problems. – China. Xi’an. – November 24. – 2023. – р. 4. – Plenary lecture. – http://event.icrp.xjtu.edu.cn/111446712/.

2. Проведено теоретическое исследование процесса теплообмена при испарении стекающих волновых пленок смеси жидкостей, результаты которого позволили количественно описать динамику изменения концентрации смеси жидкостей вдоль течения пленки в условиях интенсивного испарения [1]. В рамках численного моделирования, проведенного с использованием VOF метода, получены новые результаты по особенностям растекания пленки жидкости (смесь фреонов) по гладкой и микроструктурированным (с горизонтальной микротекстурой) поверхностям, исследованы условия и динамика формирования струйных течений в зависимости от степени орошения; впервые с использованием VOF метода показано влияние контактного угла смачивания на параметры расстекания жидкости (фреоны), особенности разрыва пленки жидкости и формирования струйных течений на поверхности [2–6].

Проведены систематические экспериментальные и теоретические исследования динамики пленочного течения интенсивно испаряющейся и кипящей жидкости, в том числе, на структурированных поверхностях (азот, фреоны) [7–13, 30–32]. Показано влияние горизонтальной микротекстуры, трехмерного оребрения, сетчатых покрытий различных форм (в том числе, с химической обработкой для создания иерархических структур), микроструктурирования, создаваемого с использованием метода деформируемого резания (МДР), метода МДО, плазменного метода нанесения капиллярно-пористых покрытий на волновые характеристики, коэффициенты локальной теплоотдачи и величину критического теплового потока при кипении и испарении в стекающих пленках жидкости для "ламинарно"-волновых режимов течения. Выявлены области положительного (интенсификация теплообмена) и отрицательного влияния исследованных форм структурирования поверхности на эффективность теплоотдачи и критический тепловой поток в зависимости от степени орошения, концентрации легколетучего компонента при пленочном течении смесей фреонов. При впервые проведенном прямом сопоставлении экспериментальных данных при кипении и испарении, полученных в идентичных условиях, для пленочного течения жидкости на вертикальных цилиндрах и на пакетах горизонтальных труб показана относительная степень интенсификации теплообмена при различных плотностях теплового потока и числах Рейнольдса и повышения критического теплового потока при использовании всех вышеуказанных методов.

Получены принципиально новые результаты по интенсификации теплообмена при кипении в стекающих по пакетам труб пленках жидкости с использованием микромодифицирования теплоотдающей поверхности методом МДО, позволяющим на практике создавать масштабные по площади износостойкие покрытия, в том числе, с высокой электроизолирующей способностью [14–18]. В результате выполнения комплексных экспериментальных исследований получены новые результаты по значительной интенсификации теплообмена при кипении на орошаемых жидкостью пакетах поверхностно модифицированных методом микродугового оксидирования (МДО) труб с микроструктурированными и комбинированными (при дополнительных меднении/покрытии силаноизносостойкими покрытиями. Показано, что степень интенсификации теплообмена на алюминиевых трубах с разработанными покрытиями, нанесенными методом микродугового оксидирования, существенно зависит от типа покрытия (при использовании различных электролитов в процессе их изготовления) и плотности теплового потока. Важнейшим результатом вышеуказанных исследований является демонстрация того, что применение данного эффективно реализуемого на практике метода микроструктурирования протяженных теплоотдающих поверхностей позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи примерно в три раза, не уступающего по теплообменным показателям традиционным и существенно более дорогостоящим способам интенсификации теплообмена при кипении. С учетом практической возможности создания МДО-методом масштабных по площади прочных и износостойких покрытий показано, что данная технологии нанесения покрытий на пакеты алюминиевых труб перспективна для производства крупномасштабных спирально-витых теплообменников, предназначенных для ожижения природного газа (авторами проекта получен патент [18] на изготовление и использование таких интенсифицирующих теплообмен покрытий ).

Совместно с учеными Индийского Института Технологии (Indian Institute of Technology, Bhubaneswar, Индия) проведены совместные исследования по разработке методов интенсификации теплообмена при кипении и испарении на пакетах горизонтальных труб в условиях стекающих пленок и вынужденного течения жидкостей. Получены оригинальные экспериментальные данные по значительной степени интенсификации теплообмена и повышения критического теплового потока при использовании плазменного метода и метода деформируемого резания (МДР) в данных условиях [19–24].

Подготовлены и опубликованы в профильных высокорейтинговых журналах обширные обзоры [25–29], представлены приглашенные доклады и пленарные лекции по сопоставлению и обобщению экспериментальных данных, полученных различными исследователями в мире, по степени интенсификации теплообмена при кипении и испарении в условиях пленочного орошения с использованием различных методов [30–32].

Полученные результаты важны для разработки новых высокоэффективных методов интенсификации теплообмена при кипении в аппаратах криогенной промышленности, в том числе, в крупномасштабных установках по ожижению природного газа, в химических технологиях, в системах охлаждения различного назначения, включая микро- и силовую электронику, ВТСП-оборудование.

Antonov D.V., Volodin O.A., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Sazhin S.S. Evaporation of an R114/R21 falling liquid film: Experimental studies and modelling // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2024. – 151. – 107211. – (WoS Q1, Scopus Q1). (IF – 5.4). Scopus Q1. – https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2023.107211.
Sakhnov A.Yu., Volodin O.A., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N. Effect of Contact Angle on Spreading of Refrigerant Mixture over the Vertical Cylinder // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2023. – V. 215. – № 2. – 124484. (WoS Q1, Scopus Q1). (IF – 5.4). Scopus Q1. – DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124484.
Sakhnov A.Yu., Pavlenko A.N., Pecherkin N.I., Volodin O.A. Structure of Liquid Jets and Wetting Front in the Refrigerant Mixture Falling Films at Various Contact Angles // Journal of Engineering Thermophysics. – 2023. – V. 32. – № 4. – р. 672-691. – DOI:10.1134/S1810232823040021. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus Q2.
Sakhnov A.Yu., Volodin O.A., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N. Regimes of falling liquid film flowing over the vertical cylinder at contact angles up to 90° and Reynold number 50 // E3S Web of Conference. – 2023. – V. 459. – 04011. – DOI: 10.1051/e3sconf/202345904011.
Sakhnov A.Yu., Volodin O.A., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N. Numerical modelling of liquid film spreading dynamics over smooth vertical surface under isothermal conditions // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2119. – 012054 – 7 p. – DOI: 10.1088/1742-6596/2119/1/012075.
Сахнов А.Ю., Володин О.А., Печеркин Н.И., Павленко А.Н. Режимы стекания плёнки жидкости на вертикальном цилиндре при различных контактных углах смачивания // Теплофизика высоких температур. – 2023. – Т. 61. – № 4. – с.594-603. – DOI: 10.31857/S0040364423030183. – RSCI Q1; WoS Q4 (IF – 1.0). Scopus Q2.
Volodin O.A., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N. Combining microstructured surface and mesh coating for heat transfer enhancement in falling films of refrigerant mixture // Energies. – 2023. – V. 16. – № 2. – р. 782. – (IF – 3.2). – DOI: 10.3390/en16020782.
Volodin O.A., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N. Combining microstructured surface and mesh coating for heat transfer enhancement in falling films of refrigerant mixture // MDPI Energies. – 2023. – V. 16. – № 2. – 782. – DOI: 10.3390/en16020782. – WoS Q3. Scopus Q1.
Volodin O.A., Pecherkin N.I., Konev S.V., Das M.K., Pavlenko A.N. Heat Transfer in Liquid Film Falling Down Vertical Cylinder with Single-Layer and Gradient Two-Layer Mesh Coatings // Journal of Engineering Thermophysics. – 2024. – V. 33. – № 2. – р. 269–282. – Scopus Q3, WoS Q4, IF – 2.4. – https://doi.org/10.1134/S1810232824020036 (WoS Q3).
Volodin O.A., Pecherkin N.I., Shvetsov D.A., Serdyukov V.S., Bessmeltsev V.P., Baev S.G., Pavlenko A.N.. Heat transfer at evaporation and boiling of refrigerant mixture film falling down a vertical heater with a 3D-printed dual-scale coating // Journal of Engineering Thermophysics. – 2024. – V. 33. – № 4. – р. 750-766. – Scopus Q3. WoS Q4, IF – 2.). – DOI: 10.1134/S1810232824040076.
Pavlenko А.N., Kataev А.I., Mironova I.B. Evaporation and boiling heat transfer at film irrigation of horizontal roughened tubes // Journal of Engineering Thermophysics. – 2023. – V. 32. – № 4. – р. 657-671. – DOI: 10.1134/S181023282304001X. – WoS Q4. (IF – 2.4). Scopus Q2.
Pavlenko А.N., Kataev А.I., Mironova I.B. Heat transfer and irrigating liquid hydrodynamics on one-row vertical bundle of inclined tubes in falling film heat exchanger // E3S Web of Conferences. – 2024. – V. 578. – р. 01021. – Scopus Q4 (IF – 0.38). – DOI: 10.1051/e3sconf/202457801021.
Volodin O.A., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N. Heat transfer enhancement at evaporation and boiling of liquid on capillary-porous surfaces created by 3D printing // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2119. – № 012075. – 6 p. – DOI: 10.1088/1742-6596/2119/1/012075.
Pecherkin N.I., Volodin O.A., Pavlenko A.N., Kataev A.I., Mironova I.B. Heat transfer enhancement experiments in R21 falling film over a bundle of MAO-coated horizontal tubes // International Communications in Heat and Mass Transfer. – 2021. – V. 129. – № 105743. – DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2021.105743. – WoS Q1. (IF – 5.683). Scopus Q1.
Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Volodin O.A. Heat Transfer in a Falling Liquid Film of Freon R21 on an Array of Horizontal Tubes with Modified MAO Coatings // Journal of Engineering Thermophysics. – 2023. – V. 32. – № 2. – р. 196-207. – DOI: 10.1134/S1810232823020029. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus Q2.
Pavlenko A.N., Pecherkin N.I., Volodin O.A., Kataev A.I., Mironova I.B. Heat transfer in flowing films on a package of horizontal pipes with MDO coating // J. Phys.: Conf. Ser. (STSXXXVI). – 2020. – V. 1677. – р. 012091-1–12091-7. – DOI: 10.1088/1742-6596/1677/1/012091. – WoS/Scopus (IF – 0.482).
Pavlenko А.N., Kataev А.I., Mironova I.B. Hysteresis phenomena at boiling in liquid film flowing down the tubes with microarc oxidation coating // Journal of Engineering Thermophysics. – 2024. – Vol. 33. – № 3. – р. 445-466. – (WoS Q4). (IF – 2.4). – DOI: 10.1134/S1810232824030019.
Никифоров А.А., Павленко А.Н., Куприков М.Ю., Печеркин Н.И., Катаев А.И., Володин О.А., Миронова И.Б. Теплопередающая стенка теплообменника и способ формирования покрытия для интенсификации теплообмена на теплопередающей стенке теплообменника // Патент RU 2793671. Заявка: 2021113255, 06.05.2021. Дата публикации заявки: 07.11.2022. Бюлл. ФИСП № 31. Дата публикации патента: 04.04.2023. – Бюлл. № 10.
Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Volodin O.A., Kataev A.I., Mironova I.B., Das M.K. Heat transfer at film cooling of an array of horizontal tubes with an enhanced surface // Journal of Physics: Conference Series (ICAE 2021). – 2021. – V. 2096. – № 012141. – DOI: 10.1088/1742-6596/2096/1/012141.
Pecherkin N.I., Volodin O.A., Das M.K., Pavlenko A.N., Kataev A.I., Mironova I.B. Heat transfer enhancement in falling liquid films on an array of horizontal tubes with plasma spray porous coating. // Applied Thermal Engineering. – 2025. – V. 263. – р. 125288. – https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.125288. – УБС-1( Бел сп.) WoS Q1.
Moharana S., Sha B.B., Das M.K., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Volodin O.A.. Effect of tube rows on two-phase heat transfer characteristics of water over staggered tube bundles under flow boiling mode // ASME Journal of Thermal Science and Engineering Applications. – 2022. – № 1270. – 20 p. – (WoS Q4, Scopus Q2). – https://doi.org/10.1115/1.4056246.
Moharana S., Sha B.B., Das M.K., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Volodin O.A. Effect of tube rows on two-phase heat transfer characteristics of water over staggered tube bundles under flow boiling mode // Journal of Thermal Science and Engineering Applications. – 2023. – V. 15. – № 5. – р. 1-20. – Scopus Q2. WoS Q3. – DOI: 10.1115/1.4056246.
Moharana S., Das M.K., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Volodin O.A. Experimental Assessment of Enhanced 2x3 Semi-Closed Microstructure Tube Bundle as an Alternative in Shell and Tube Heat Exchangers // Applied Thermal Engineering. – 2023. – V. 232. – № 2. – р. 120966. – (IF – 6.4). – DOI: 10.1016/J.APPLTHERMALENG.2023.120966. – WoS Q1. Scopus Q1.
Moharana S., Sha B.B., Das M.K., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N., Volodin O.A. Performance evaluation of 2x3 and 5x3 staggered tube bundle in upward cross flow boiling condition // In AIP Conference Proceedings. – V. 2863. – № 1. – 020006. – DOI: 10.1063/5.0155321.
Volodin O.A., Pavlenko A.N., Pecherkin. N.I. Heat transfer enhancement on multilayer and combined with other surface modifications wire mesh coatings – A Review // Journal of Engineering Thermophysics. – 2021. – V. 30. – № 4. – р. 1–34. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus Q2 – DOI: 10.1134/S1810232821040019.
Pavlenko A.N. Plasma, laser technologies and micro-arc oxidation method for heat transfer enhancement at boiling and evaporation // Приглашенный доклад на "10-й Международный симпозиум «Неравновесные процессы, плазма, горение и атмосферные явления» (NEPCAP 2022)". – Russia. Sochi. – October 3-7 2022 г.
Pavlenko A.N. Boiling in High Temperature Publications: from Basic Mechanisms to Development of Flow Control Methods for Enhancement of Heat Transfer // High Temperature. – 2023. – V. 61. – № 6. – р. 807–824. – DOI: 10.1134/S0018151X23060184. – WoS Q4, (IF – 1.518). Scopus Q2.
Volodin O.A., Pecherkin N.I., Pavlenko A.N. Heat Transfer Enhancement at Boiling and Evaporation of Liquids on Modified Surfaces—A Review // High Temperature. – 2021. – V. 59. – № 2. – р. 248–276. – DOI: 10.31857/S0040364421020149. – WoS Q4, (IF – 1.518). Scopus Q2.
Volodin O.А., Shvetsov D.А., Serdyukov V.S., Zhukov V.I., Pavlenko A.N. Enhanced Boiling and Evaporation of Dielectric Fluids on Modified Surfaces for Immersion Cooling of Electronic Components – A Review // Applied Thermal Engineering. – 2025. – V. 277. – р. 127088. – WoS Q1 (IF – 6.4).
Pavlenko A.N. Heat and mass transfer enhancement during boiling and evaporation to improve energy efficiency and energy saving in the power, chemical industries and microelectronics // Plenary lecture. 2nd International Conference on Energy Storage and Saving (ICENSS-2023). – China. Xi’an. – November 24-27. – 2023. – р. 10-11.
Pavlenko A.N. Methods of heat transfer enhancement at boiling and evaporation for modern technologies // Plenary lecture. International Workshop on Optimization and Regulation of Heat Transfer Problems. – China. Xi’an. – November 24. – 2023. – р. 4.
Павленко А.Н. Теплообмен в стекающих пленках и слоях жидкостей- перспективные задачи и современные технологии // Приглашенный доклад (пленарная лекция) на Всероссийской конференции с международным участием «XLI Сибирский теплофизический семинар» (СТС-41). – 7- 10 октября 2025. – Новосибирск.

3. Впервые экспериментально и теоретически исследованы закономерности теплообмена, распада и развития критических явлений в стекающих пленках жидкости (азот, вода) при нестационарном тепловыделении. Проведено численное моделирование динамики течения и распада стекающих ламинарно-волновых пленок жидкости при нестационарном тепловыделении, учитывающее волновой характер пленочного течения и зависимость температурного напора вскипания жидкости от плотности теплового потока [1–3]. Построены карты переходных режимов с различными механизмами развития кризисных явлений при различной интенсивности набросов теплового потока и изменении степени орошения [1–3]. В результате численного моделирования определены границы характерных областей, показывающие, что в зависимости от степени орошения и плотности теплового потока при «набросах» наступление кризиса осушения может быть обусловлено либо полным испарением жидкости в остаточном слое жидкости между гребнями крупных волн, либо осушением теплоотдающей поверхности в результате взрывного вскипания жидкости. Показано, что при тепловых потоках высокой интенсивности распад стекающей пленки жидкости определяется режимами распространения самоподдерживающихся фронтов испарения со сложной формой пространственных структур, имеющих вид, подобный фрактальных формам.

Pavlenko A.N. Heat and mass transfer enhancement in multi-phase systems to improve energy efficiency and energy saving in the power, chemical industries and electronics // Invited lecture on the 6-th International Symposium on Thermal-Fluid Dynamics” (ISTFD 2025)”. – Qingdao. China. – July 24-27. – 2025. – Honorary Certificate of Recognition for the presented report.
Павленко А.Н. Теплообмен в стекающих пленках и слоях жидкостей- перспективные задачи и современные технологии // Приглашенный доклад (пленарная лекция) на Всероссийской конференции с международным участием «XLI Сибирский теплофизический семинар» (СТС-41). – 7-10 октября 2025. – Новосибирск.
Pavlenko A.N. Boiling Heat Transfer at High Heat Flux: Summary of Recent Achievements and Future Opportunities // Приглашенный доклад на международном семинаре «4th Thermal Technology Workshop» («4-й семинар по тепловым технологиям»). – Минск. Республика Беларусь. – 15 сентября 2025 г.

4. Проведены экспериментальные исследования и численное моделирование процесса повторного смачивания перегретой поверхности стекающими пленками жидкости [1–4], результаты которых характеризуются безусловной новизной. Экспериментально показано, что фронт смачивания на тонкостенных нагревателях не является плоским, а имеет языковую структуру с существенной неравномерностью коэффициента теплоотдачи в смоченной зоне вдоль двухмерного фронта. Впервые показано, что полное время переходного процесса смачивания определяется минимальными значениями скорости перемещения границ испаряющейся жидкости в зонах фронта между кипящими струями. В численном эксперименте описана эволюция формы двухмерного фронта, удовлетворительно согласующаяся с наблюдаемой в опытах динамикой самоорганизующихся переходных регулярных структур. Экспериментально показано влияние пленочного числа Рейнольдса, начальной температуры перегрева стенки на скорость и пороговую температуру повторного смачивания поверхности перегретого вертикального медного нагревателя стекающей пленкой азота [1]. Экспериментальные данные авторов, полученные ранее, показывали, что на тонкостенной фольге распространяющийся фронт повторного смачивания не является плоским и характеризуется структурой с регулярными кипящими струями и межструйными зонами, где теплообмен в смоченной зоне происходит в режиме испарения. На основе сравнения опытных данных показано, что значительное увеличение толщины охлаждаемой стенки приводит к вырождению регулярной структуры и выравниванию фронта повторного смачивания. Выявлено, что скорость распространения фронта повторного смачивания и пороговая температура Тthr практически не зависят от начальной температуры перегретой пластины. Проведено сравнение опытных данных с результатами численного моделирования процесса повторного смачивания.

Представлены новые результаты по экспериментальному исследованию нестационарного охлаждения в жидком азоте сильно перегретой медной пластины со структурированными капиллярно-пористыми или низкотеплопроводными покрытиями различной толщины. Показано, что наличие таких покрытий оказывает существенное влияние на характер температурных кривых и полное время охлаждения пластины. В работах [2, 3] получены оригинальные экспериментальные результаты, показывающие, что использование структурированных капиллярно-пористых покрытий, наносимых на тепловыделяющую поверхность методом плазменного напыления, приводит к многократному (от 3-х до 8 раз в зависимости от степени орошения и параметров покрытия) снижению времени охлаждения сильно перегретых тел стекающими пленками жидкости. Из анализа полученных результатов следует, что интенсивное охлаждение перегретой пластины с использованными покрытиями обусловлено распадом пленочного кипения при существенно более высоких температурных напорах и быстрым возникновением и развитием зон пузырькового кипения на теплоотдающей поверхности. В работах [1, 2, 3] предложены модели, описывающие механизмы интенсификации нестационарного теплообмена в данных многостадийных переходных процессах охлаждения, и на основе численного моделирования получены расчетные зависимости, удовлетворительно согласующиеся с опытными данными по форме фронта повторного смачивания и скорости охлаждения сильно перегретых тел.

Впервые получены экспериментальные данные и результаты численного моделирования по тепловой устойчивости пузырькового кипения и динамике развития кризисных явлений на теплоотдающей поверхности (кремниевые пластины) при локальных возмущениях теплового потока в условиях спрейного/струйного орошений диэлектрической жидкостью [4, 5, 6].

Полученные данные важны при конструировании теплообменных поверхностей различных устройств для управления процессами смены режимов пленочного и пузырькового кипения с целью повышения интенсивности охлаждения, для расчетов оптимальных режимов нестационарного охлаждения сильно перегретых тел в криогенной технике, при закалке инструментов, в металлургии, в углехимии, в медицине, при прогнозировании аварийных режимов охлаждения в атомной энергетике.

Starodubtseva I.P., Kuznetsov D.V., Pavlenko A.N. Experiments and modeling on cryogenic quenching enhancement by the structured capillary-porous coatings of surface // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2021. – V. 176. – 121388. – DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121388. – WoS Q1. (IF – 5.584). Scopus Q1.
Starodubtseva I.P., Pavlenko A.N. Parameters of temperature disturbances triggering the propagation of the quench front on an extremely overheated surface // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2119. – № 012079. – 5 p. – DOI: 10.1088/1742-6596/2119/1/012079. – Q4 Scopus.
Pavlenko A.N., Kuznetsov D.V. Development of methods for heat transfer enhancement during nitrogen boiling to ensure the stabilization of HTS devices // Journal of Engineering Thermophysics. – 2021. – V. 30. – № 4. – р. 526-562. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus Q2. – DOI: 10.1134/S1810232821040019.
Стародубцева И.П., Павленко А.Н. Тепловая устойчивость пузырькового кипения и динамика развития кризисных явлений при локальных возмущениях теплового потока в условиях спрейного/струйного орошений диэлектрической жидкостью // Тезисы доклада на СТС 40. – с. 144. – Новосибирск. – 21-24 августа 2024 г.
Pavlenko A.N. Jet/spray cooling of high-power microelectronics at dielectric liquid boiling. Results and perspectives // Приглашенный доклад. Abstracts of the International Conference on Advances in Computing Technologies and AI (ACAI)”. – Turkey. Istambul. – July 10-14 2023. – р. 17-19. – Invited Report. – https://acai-conf.com/https://acai-conf.com/program.
Pavlenko A.N. Methods of boiling heat transfer enhancement and increasing the critical heat flux for various liquids at different hydrodynamic conditions // Приглашенный доклад. Abstracts of the International Workshop «Thermal Management Workshop 2023». – Belarus. Minsk. – September 11-12 2023. – P. 8. – Invited Report.

5. Получены новые опытные данные по теплоотдаче и критическому тепловому потоку при кипении в условиях свободной конвекции различных жидкостей (азот, фреоны, вода) на трехмерных капиллярно-пористых покрытиях, создаваемых различными методами: методом направленного плазменного напыления, на модифицированных поверхностях, изготовленных с использованием метода селективного лазерного плавления/спекания (SLM/SLS) (3D-печати) [1–9]. Показано, что нанесение этих покрытий приводит к значительному повышению теплоотдачи и критического теплового потока при стационарном и нестационарном законах тепловыделения. Важнейшим результатом исследований является экспериментальное выявление того, что на нагревателях со структурированными капиллярно-пористыми покрытиями происходит вырождение развития кризиса кипения при нестационарном тепловыделении при q < qкр.1 [4]. При нестационарном импульсном тепловыделении на нагревателях с такими покрытиями быстрый переход к плёночному режиму кипения, минуя стадию пузырькового кипения, не наблюдается вплоть до тепловых нагрузок, в 2.5-3 раза превышающих критический тепловой поток при стационарном тепловыделении, что увеличивает времена перехода к закризисному теплообмену более чем на порядок. В работе [10] представлены новые экспериментальные данные по значительной интенсификации теплообмена при пузырьковом кипении азота с использованием метода микродугового оксидирования (МДО). Практическое значение исследований с использованием при кипении жидкого азота связано с разработкой новых способов повышения эффективности теплообмена и обеспечения устойчивой и безопасной работы энергетического оборудования в криогенной промышленности, в том числе, в системах тепловой стабилизации ВТСП-оборудования [11].

Проведено сопоставление всех полученных с участием руководителя проекта и его коллег в идентичных условиях экспериментальных данных и данных имеющихся в литературе. Важным выводом проведенных исследований является то, что степени интенсификации теплообмена и повышения критического теплового потока при использовании вышеуказанных микроструктурированных покрытий существенно зависят от приведенного давления.

В [12, 13] автором была представлена новая модель описания критического теплового потока при пузырьковом кипении жидкости в условиях свободной конвекции жидкости на основе рассмотрения испарительной неустойчивости Ландау. Показано, что при расчете величины критического теплового потока в рамках данной модели важен учет относительной доли смоченной поверхности в предкризисных режимах.

Получены оригинальные опытные данные по влиянию бифильных покрытий на эффективность теплообмена при пузырьковом кипении воды [14], в частности, показавшие, что при использовании бифильных покрытий высокая степень интенсификации теплообмена при кипении сохраняется и при пониженных давлениях. При этом существенно снижаются пульсации температуры теплоотдающей поверхности в докризисных и предкризисных режимах.

В работе [15] экспериментально исследована динамика истечения двухфазного потока азота из сосуда в присутствии газа (под давлением гелия) в условиях обогрева стенок криогенной емкости. Результаты данных прикладных исследований важны для разработки оборудования в космической технике.

Предложены практические рекомендации по использованию разработанных структурированных поверхностей для интенсификации теплообмена и повышения критических тепловых потоков при кипении жидкостей с различными свойствами в условиях свободной конвекции при различных приведенных давлениях [11, 12, 18–21].

Подготовлены и опубликованы в профильных высокорейтинговых журналах обширные обзоры [11, 17], представлены приглашенные доклады и пленарные лекции по сопоставлению и обобщению экспериментальных данных, полученных различными исследователями в мире, по степени интенсификации теплообмена при кипении и испарении в условиях большого объема разных жидкостей с использованием различных методов [12, 13,18–21].

Полученные результаты важны для разработки основ физики кипения при различных законах тепловыделения, переходных процессов и кризисных явлений при кипении, разработки методов управления процессами пузырькового кипения для интенсификации теплообмена. Практическое значение связано с разработкой новых способов повышения эффективности теплообмена и обеспечения устойчивой и безопасной работы энергетического оборудования, систем охлаждения и аппаратов в атомной, химической, криогенной промышленности, теплонасосной технике, тепловых трубах.

Kuznetsov D. V., Pavlenko A.N. Intensification of heat transfer during pool boiling of nitrogen on surfaces with capillary-porous coatings produced by 3D-printing // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2039. – № 012013. – 8 р. – DOI: 10.1088/1742-6596/2039/1/012013. Q4.
Pavlenko A.N., Kuznetsov D.V., Bessmeltsev V.P. Experimental Study on Heat Transfer and Critical Heat Flux during Pool Boiling of Nitrogen on 3D Printed Structured Copper Capillary-Porous Coatings // Journal of Engineering Thermophysics. – 2021. – V. 30. – № 3. – р. 341-349. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus Q2. – DOI: 10.1134/S1810232821030012.
Pavlenko A.N., Kuznetsov D.V., Bessmeltsev V.P. Heat transfer enhancement during pool boiling of nitrogen on porous coatings produced by Selective Laser Melting/Sintering (SLM/SLS) // Journal of Engineering Thermophysics. – 2022. – V. 31. – № 1. – p. 1-10. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus.
Kuznetsov D.V., Pavlenko A.N. The effect of porous coatings obtained by various methods on heat transfer and crisis phenomena during nitrogen boiling including non-stationary heating and cooling // E3S Web of Conferences. – EDP Sciences. – 2024. – V. 578. – р. 01015. – Scopus Q4 (IF – 0.38). – DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202457801015.
Zhukov V.E., Slesareva E.Yu., Pavlenko A.N. Effect of modification of heat-release surface on heat transfer in nucleate boiling at free convection of freon // Journal of Engineering Thermophysics. – 2021. – V. 30. – № 1. – р. 1-13. – WoS Q4 (IF – 2.038.). Scopus Q2. – DOI: 10.1134/S181023282101001X.
Pavlenko A.N. Zhukov V.E., Mezentseva N.N. Heat transfer and critical heat flow on a modified surface at boiling under conditions of natural convection // Thermophysics and Aeromechanics. – 2022. – V. 29. – № 3. – р. 445-449. – WoS Q4 (IF – 1.023). Scopus Q2.
Zhukov V.E., Mezentseva N.N., Pavlenko A.N. Heat transfer enhancement on the surface modified by the method of additive technologies at pool boiling of freon // Journal of Engineering Thermophysics. – 2022. – V. 31. – № 4. – 10 p. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus.
Zhukov V.E., Mezentseva N.N., Pavlenko A.N. Heat transfer enhancement on the surface modified by the method of additive technologies at pool boiling of freon // Journal of Engineering Thermophysics. – 2022. – V. 31. – № 4. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus.
Serdyukov V.S., Volodin O.A., Bessmeltsev V.P., Pavlenko A.N. Heat transfer enhancement during water pool boiling using capillary-porous coatings fabricated by 3D printing Capillary-Porous Coatings // Journal of Engineering Thermophysics. – 2022. – V. 31. – № 2. – р. 201-209. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus. – DOI: 10.1134/S1810232822020011.
Kuznetsov D.V., Pavlenko A.N. Heat transfer during nitrogen boiling on surfaces modified by microarc oxidation // Energies. – 2022. – V. 15. – № 5792. – р. 1-14. – WoS. Scopus Q1 ((IF – 3.542). – https://doi.org/10.3390/en15165792.
Pavlenko A.N., Kuznetsov D.V. Development of methods for heat transfer enhancement during nitrogen boiling to ensure the stabilization of HTS devices // Journal of Engineering Thermophysics. – 2021. – V. 30. – № 4. – р. 526-562. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus Q2. – DOI: 10.1134/S1810232821040019.
Павленко А.Н. Тенденции и достижения в изучении процессов кипения // Приглашенный доклад (пленарная лекция) на Восьмой Российской национальной конференции по теплообмену РНКТ-8. – Россия. Москва. – 17 -22 октября 2022 г. – https://rnhtc.mpei.ru/material/Pages/default.aspx
Павленко А.Н. Новейшие достижения и нерешенные проблемы в изучении кризисных явлений при кипении // Приглашенный доклад (пленарная лекция) на XXIV Школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН ХИ. Леонтьева, посвященной 100-летию академика РАН В.Е. Алемасова. – Казань. Россия. – Май 23-27 2023. – с. 122-123. – ISBN 978-5-6049421-5-4.
Malakhov I.P., Surtaev A.S., Serdyukov V.S., Kosar Ali, Pavlenko A.N. Optimal Pitch Size of a Biphilic Surface for Boiling Heat Transfer at Subatmospheric Pressures // Frontiers in Heat and Mass Transfer. – 2024. – V. 22. – № 6. – 056664. – Scopus, WOS. Q3, IF – 1.1. – https://doi.org/10.32604/fhmt.2024.056664
Trushlyakov V.I., Pavlenko A.N., Zhukov V.E., Urbansky V.A., Sukhorukova E.Yu., Mezentseva N.N. Dynamics of Liquid Nitrogen in a Closed Vessel in the Presence of Helium Pressurization Gas // Journal of Engineering Thermophysics. – 2022. – V. 31. – № 2. – р. 210-222. – WoS Q4. IF – 2.4. Scopus. – DOI: 10.1134/S1810232822020023.
Pavlenko A.N. Plasma, laser technologies and micro-arc oxidation method for heat transfer enhancement at boiling and evaporation // Nonequilibrium processes: plasma, gorenje, atmosphere / Edited by S.M. Frolov, A.I. Lanshin. – M.: TORUS PRESS. – 2022. – № 258. – р. 201-204. – ISBN 978-5-94588-307-9. – DOI: 10.30826/. Пленарная лекция на международной конференции "11th International Symposium on Nonequilibrium Processes, Plasma, Combustion, and Atmospheric Phenomena (NEPCAP-2022)".
Pavlenko A.N. Boiling in High Temperature Publications: from Basic Mechanisms to Development of Flow Control Methods for Enhancement of Heat Transfer // High Temperature. – 2023. – V. 61. – № 6. – р. 807–824. – DOI: 10.1134/S0018151X23060184. – WoS Q4, (IF – 1.518). Scopus Q2.
Pavlenko A.N. Heat and mass transfer enhancement during boiling and evaporation to improve energy effiency and energy saving in the power, chemical industries and microelectronics // Приглашенный доклад (пленарная лекция). Abstracts of the 2nd International Confer-ence on Energy Storage and Saving (ICENSS-2023). – China. Xi’an. – November 24-27 2023. – р. 10-11. Plenary lecture. http://icenss2023.xacn.cc/ http://icenss2023.xacn.cc/PlenarySpeakers.htm; http://icenss2023.xacn.cc/Program/ICENSS%20-%202023%20Program-20231118.pdf; http://event.icrp.xjtu.edu.cn/111446712/ https://www.ichmt.org/.
Pavlenko A.N. Methods of heat transfer enhancement at boiling and evaporation for modern technologies // Приглашенный доклад (пленарная лекция). Abstracts of the International Workshop on Optimization and Regulation of Heat Transfer Problems. – China. Xi’an. – November 24. – 2023. – р. 4. – Plenary lecture. – http://event.icrp.xjtu.edu.cn/111446712/.
Павленко А.Н. Управление динамикой парожидкостных потоков при кипении, испарении и дистилляции для повышения эффективности тепломассообмена” // Приглашенный доклад (пленарная лекция): XVIII Всероссийский семинар с международным уча-стием «ДИНАМИКА МНОГОФАЗНЫХ СРЕД». – Новосибирск. Россия. – 25-27 сентября 2023 г. – http://conf.nsc.ru/dms23/ru; http://www.itam.nsc.ru/activities/conferences/vserossiyskiy_seminar_s_mezhdunarodnym_uchastiem_d/index.html http://conf.nsc.ru/dms23/ru.
Павленко А.Н. Управление динамикой парожидкостных потоков при кипении, испарении для интенсификации тепломассообмена // Приглашенный доклад. Материалы XIII Всероссийского съезда по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики. – Санкт-Петербург. Россия. – Август 21-25. – 2023. – Т. 2. – с. 36-38. – ISBN 978-5-7422-8281-5. – DOI: 10.18720/SPBRU/2/id23-628.

6. Получены новые опытные данные по теплообмену, динамике развития кризисных явлений, критического теплового потока при испарении и кипении в тонких горизонтальных слоях масел, н-додекана и диэлектрических жидкостей HFE 7100 и Novec 649 при различных (в том числе пониженных) давлениях [1-21]. Впервые построены карты гидродинамических режимов испарения и кипения для различных высот слоя данных жидкостей и плотностей теплового потока. На картах для режимов испарения и кипения представлены характерные структуры, наблюдаемые в горизонтальных слоях жидкости, в зависимости от плотности теплового потока и приведенного давления. Проведен анализ опытных данных по зависимости плотности теплового потока от температурного напора, по критическому тепловому потоку в широком диапазоне изменения высоты слоя жидкости. Показаны особенности теплообмена при низких приведенных давлениях, сопровождающегося при кипении значительными пульсациями давления в термосифоне [3–9]. Показано, что величина критического теплового потока увеличивается в узком диапазоне изменения высоты слоя более чем на порядок. Значения плотности критического теплового потока в слоях высотой меньше капиллярной постоянной описываются формулой Кутателадзе. С ростом толщины слоя величина критического теплового потока резко возрастает и при выходе практически на постоянное значение удовлетворительно согласуется с расчетными зависимостями Ягова и Ландау [1–5].

На основе проведенного цикла экспериментальных исследований с использованием в качестве рабочей жидкости н-додекана получены данные по влиянию микроструктурированных капиллярно-пористых покрытий на интенсивность теплообмена и величину критического теплового потока при кипении в тонких слоях, характеризующиеся безусловной новизной [2]. Показано, что при пузырьковом кипении на исследованных капиллярно-пористых поверхностях коэффициенты теплоотдачи в тонких пленках выше примерно в (3–5) раз, чем на гладкой поверхности. Показано, что при низком давлении существует оптимальная толщина пленки, при которой коэффициенты теплоотдачи становятся выше, чем на гладкой поверхности. Выявлено, что при характерном шаге между ребрами покрытия, равном капиллярной постоянной жидкости, в опытах достигаются наиболее высокие коэффициенты теплоотдачи. Обнаружена ярко выраженная инверсия кривой кипения на микроструктурированных пористых покрытиях, изготовленных из низкотеплопроводного материала [2, 10–14], приводящая к значительному увеличению коэффициента теплоотдачи в данных условиях.

Представлен обширный обзор исследований, проведенных в мире, в области интенсификации теплообмена и повышения критических тепловых потоков (КТП) при кипении и испарении в тонких горизонтальных слоях жидкостей [12]. Проведен детальный анализ влияния высоты слоя исследованных жидкостей на эффективность теплообмена при различных тепловых потоках, на особенности развития кризисных явлений в различных областях приведенного давления.

Впервые получены экспериментальные данные по эффективности теплообмена и величине критического теплового потока при кипении и испарении в горизонтальных слоях диэлектрической жидкости HFE 7100 различной толщины при различных давлениях [1, 15–19], практическая значимость которых определяется нуждами при разработке высокоэффективных систем охлаждения в современной микроэлектронике.

В 2024 г. руководителем проекта Павленко А.Н. с коллегой получен Патент на изобретение "Диффузионный насос" [20], подготовленный по результатам проведенных в данном цикле исследований по интенсификации теплообмена при испарении на модифицированных поверхностях в области очень низких давлений [2–14], и который важен для развития диффузионных вакуумных насосов.

В работе [21] представлены уникальные экспериментальные данные по эффективности теплообмена и величине критического теплового потока при кипении азота на капиллярно-пористых покрытиях в условиях интенсивных массовых сил (при высокоскоростном вращении криостата: до 4000 g). Результаты проведенного в [21] обобщения новых экспериментальных данных важны для расчета двигательных и электрогенерирующих установок, использующих сверхпроводящие ВТСП-элементы.

Полученные в сопоставлении научные результаты о закономерностях теплообмена и развития кризисных явлений при кипении различных жидкостей на гладких и микроструктурированных капиллярно-пористых поверхностях в существенно разных гидродинамических условиях (в условиях свободной конвекции, при пленочных течениях, в тонких горизонтальных слоях жидкостей) дают возможность продемонстрировать влияние основных параметров покрытий (форма, теплопроводность) и режимных параметров (приведенные давления, степень орошения, высота слоя жидкости) на величины коэффициента теплоотдачи и критического теплового потока. Практическое значение полученных результатов связано с определением границ оптимальных и аварийных режимов работы различных типов теплообменников, в том числе, с высокой теплонапряженностью. Полученные результаты по значительной интенсификации теплообмена и разработке методов повышения критического теплового потока на микроструктурированных целым рядом методов поверхностях при кипении различных жидкостей в разных гидродинамических условиях важны для разработки высокоэффективных теплообменников, испарителей, систем охлаждения в аппаратах атомной, химической, криогенной промышленности, теплонасосной технике, системах термостабилизации различного назначения, в том числе, в микро- и силовой электронике, в оборудовании с использованием ВТСП-элементов [22].

Shvetsov D.A., Zhukov V.I., Pavlenko A.N. Heat transfer enhancement during boiling in horizontal layers of HFE-7100 on 2D modulated capillary-porous coatings // Applied Thermal Engineering. – 2025. – V. 263. – р. 125344. – WoS Q1 (IF – 6.9). Scopus Q1.
Zhukov V.I., Shvetsov D.A., Pavlenko A.N. Effect of shape and thermal conductivity of microstructured capillary-porous coatings on heat transfer during evaporation and boiling in thin horizontal liquid layers // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2024. – V. 232. – р. 125937. – WoS Q1. IF – 5.8). Scopus Q1. – https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125937.
Brester A.E., Zhukov V.I., Pavlenko A.N. Influence of liquid layer height on evaporation/boiling heat transfer under low pressure conditions // E3S Web of Conference. – 2023. – V. 459. – 05001. – DOI: 10.1051/e3sconf/202345905001. – (IF = 0.38).
Brester A.E., Shvetsov D.A., Zhukov V.I., Pavlenko A.N. Heat transfer during evaporation/boiling of horizontal layers of liquid at low pressure // Journal of Engineering Thermophysics. – 2023. – V. 32. – № 3. – р. 415–454. DOI: 10.1134/S1810232823030025. – (IF = 2.4; Q3).
Zhukov V.I., Pavlenko A.N. The mechanism of surface cooling by a horizontal layer of liquid at low reduced pressures // AIP Advances. – 2021. – V. 11. – 015341. – 5 p. – DOI: 10.1063/5.0023668. – WoS Q4. Scopus Q3 (IF – 1.694).
Brester A.E, Zhukov V.I., Shvetsov D.A., Pavlenko A.N. Power spectra of pressure pulsations in the processes of evaporation/boiling of a liquid at low pressures // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2039. – 012006. – 6 p. – DOI:10.1088/1742-6596/2039/1/012006. – Q4 Scopus.
Brester A.E., Zhukov V.I., Shvetsov D.A., Pavlenko A.N. Calculation of heat transfer coefficients for explosive boiling of a liquid under conditions of low pressure // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2119. – 012080. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/2119/1/012080.
Brester A.E., Shvetsov D.A., Zhukov V.I., Pavlenko A.N. Influence of liquid layer height on pressure pulsations during evaporation/boiling under reduced pressure conditions // E3S Web of Conference. – 2024. – V. 578. – 01002. – Scopus Q4 (IF – 0.38). – DOI: 10.1051/e3sconf/202457801002.
Швецов Д.А., Павленко А.Н., Брестер А.Е., Жуков В.И. Инверсия кривой кипения на микроструктурированных пористых покрытиях // Теплофизика высоких температур. – 2023. – Т. 61. – № 2. – с. 1-5. – RSCI Q1; WoS Q4 (IF – 1.0). Scopus Q2. – DOI: 10.31857/S0040364423020163.
Shvetsov D.A., Pavlenko A.N., Brester A.E, Zhukov V.I. A map of regimes of evaporation and boiling in the horizontal liquid layer on the modified surface // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2039. – 012033. – 6 р. – DOI:10.1088/1742-6596/2039/1/012033. – Q4 Scopus.
Pavlenko A.N., Zhukov V.I., Shvetsov D.A. Crisis phenomena and heat-transfer enhancement during boiling and evaporation in horizontal liquid films // Thermal Engineering. – 2022. – V. 69. – № 11. – p. 886-901. – DOI: 10.1134/S0040601522110076. – WoS/Scopus. – Обзор (по заказу редакционной коллегией журнала).
Shvetsov D.A., Pavlenko A.N., Brester A.E., Zhukov V.I. Experimental study of heat transfer during boiling in a thin layer of liquid on surfaces with structured porous coatings // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 2119. – 012082. – 6 p. – Q4. – DOI:10.1088/1742-6596/2119/1/012082.
Zhukov V.I., Pavlenko A.N. Symmetry of Structures under Two-Dimensional Instability in a Finite-Height Horizontal Layer of Boiling Liquid // Symmetry. – 2023. – V. 15. – № 9. – 1792. – DOI: 10.3390/sym15091792. – Scopus Q2. WoS Q2.
Shvetsov D.A., Pavlenko A.N., Zhukov V.I. Heat transfer during boiling in a thin horizontal layer of the dielectric liquid // E3S Web of Conference. – 2023. – V. 459. – 05011. – DOI: 10.1051/e3sconf/202345905011. – Scopus Q4. IF 0.5.
Швецов Д.А., Павленко А.Н., Назаров А.Д., Михайлов А.В., Жуков В.И. Теплообмен при кипении в тонком слое диэлектрической жидкости HFE–7100 на капиллярно-пористых покрытиях // Теплофизика высоких температур. – 2024. – Т. 62. – № 6. – с. 865-876. – Scopus Q2. IF– 1.518. WoS Q2. – DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364424060088.
Zhukov V.I. Pavlenko A.N. The hydrodynamic crisis of nucleate boiling in a horizontal thin layer of dielectric liquid HFE-7100 // Frontiers in Heat and Mass Transfer. ID: 56779. – 2024. – V. 22. – № 6. – 056779. – Scopus,.WOS. Q3. IF – 1.1. – https://doi.org/10.32604/fhmt.2024.056779.
Shvetsov D.A., Pavlenko A.N., Zhukov V.I. Heat Transfer during boiling in horizontal layers of HFE-7100 on smooth and modified Surfaces // Journal of Engineering Thermophysics. – 2024. – V. 33. – № 2. – р. 250-268. – Scopus Q3. WoS Q4. IF – 2.4. – DOI: 10.1134/S1810232824020024.
Брестер А.Е., Швецов Д.А., Жуков В.И., Павленко А.Н. Теплообмен при пузырьковом кипении в горизонтальных слоях диэлектрической жидкости HFE-7100 при различных давлениях // Теплоэнергетика. – 2025. – № 1. – с. 1- 11. – Scopus Q2. IF 1.052. – DOI: 10.56304/S0040363624700590.
Павленко А.Н., Жуков В.И. Диффузионный насос // Патент на изобретение № 2845979. Приоритет изобретения 28 ноября 2024 г.
Zhukov V.E., Mezentseva N.N., Pavlenko A.N. Enhancement of Heat Transfer during Nitrogen Boiling on Capillary-Porous Coatings under Conditions of Intense Mass Forces at High-Speed Rotation of Cryostat // Journal of Engineering Thermophysics. – 2023. – V. 32. – № 2. – р. 181-195. – WoS Q4 (IF – 2.4). Scopus Q2. – DOI: 10.1134/s1810232823020017.
Pavlenko A.N. Methods of boiling heat transfer enhancement and increasing the critical heat flux for various liquids at different hydrodynamic conditions // Приглашенный доклад. Abstracts of the International Workshop «Thermal Management Workshop 2023». – Belarus. Minsk. – September 11-12 2023. – р. 8. – Invited Report.

7. С использованием методики синхронизированных высокоскоростных термографической и видеосьемок получены уникальные данные по динамике процессов кипения, микрохарактеристикам кипения, относительной доли смоченной поверхности в зависимости от степени приближения к критическому тепловому потоку, эффективности теплообмена и достижению критического теплового потока при спрейно\струйном орошении жидкостью и в условиях большого объема жидкости. Для исследованных жидкостей при заданных типоразмерах теплоотдающей поверхности и расходных характеристиках достигнуты рекордные в мире значения критической плотности теплового потока и критического температурного напора при рассматриваемых гидродинамических условиях [1– 6].

Surtaev A.S., Malakhov I.P., Perminov P.O., Polovnikov M.A., Pavlenko A.N., Investigation of Heat Transfer, Critical Heat Flux and Dry Spots Dynamics During Boiling of Dielectric Fluids HFE-7100 and Novec 649 // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2026. – V. 255. – Part 2. – р. 127855. – WoS Q1 (IF – 5.8). Scopus Q1. – https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.127855.
Владыко И.В., Суртаев А.С., Миськив Н.Б., Михайлов А.В.,. Назаров А.Д, Павленко А.Н. Режимы теплообмена и критический тепловой поток при спрейном охлаждении с использованием недогретой воды // Теплофизика и аэромеханика. – 2024. – Т. 31. – № 4. – с. 729-734. – WOS Q4. IF– 0.5. Scopus Q3. – DOI: 10.1134/S0869864324040127.
Pavlenko A.N. Jet/spray cooling of high-power microelectronics at dielectric liquid boiling. Results and perspectives // Invited Report. International Conference on Advances in Computing Technologies and AI (ACAI)”. – Turkey. Istambul. – July 10-14 2023. – р. 17-19.
Pavlenko A.N. Methods of boiling heat transfer enhancement and increasing the critical heat flux for various liquids at different hydrodynamic conditions // Invited Report. International Workshop «Thermal Management Workshop 2023». – Belarus. Minsk. – September 11-12 2023. – р. 8.
Surtaev A.S, Vladyko I.V., Miskiv N.B., Serdyukov V.S., Pavlenko A. Exploring Heat Transfer Efficiency in Non-Boiling Spray Cooling // Intern. Journal of Thermofluids. – 2023. – V. 20. – 100504. – Scopus Q1. – DOI: 10.1016/j.ijft.2023.100504.
Павленко А.Н., Чиннов Е.А., Суртаев А.С., Печеркин Н.И., Володин О.А., Назаров А.Д. и др. Метод спрейно\струйного охлаждения теплонапряженных электронных компонентов и система для его реализации. – 2024. – Подана заявка на патент.

8. В рамках теоретических исследований изучены условия и динамика вскипания жидкости в композитных каплях вода-топливо [1], результаты которых важны для описания процессов диспергирования и горения топлив.

Chernov A.A., Antonov D.V., Pavlenko A.N., Bar-Kohany T., Strizhak P.A., Sazhin S.S. Bubble growth in composite water/fuel droplets: Effect on timing of their puffing/micro-explosion // Fuel. –2025. – V. 392. – р. 134696. – WoS Q1 (IF – 7.5). Scopus Q1. – https://doi.org/10.1016/j.fuel.2025.134696.