ВЕСЬ СПЕКТР НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
В год пятидесятилетнего юбилея СО РАН многие научные мероприятия Сибирского отделения приурочены к этому знаковому событию. Не стала исключением и организованная Институтом гидродинамики имени М. А. Лаврентьева Всероссийская конференция «Проблемы механики сплошных сред и физики взрыва», которая проходила в Доме ученых с 17 по 22 сентября. Тем более что институт — ровесник Отделения, и конференция была посвящена его 50-летию.
Ю. Александрова, «НВС»
Этот форум российских ученых стал наиболее значимой частью юбилейных торжеств, подготовку к которым обсуждали с начала 2007 года. Тогда-то и было задумано отметить событие не просто праздничным заседанием, но чем-то более весомым. А поскольку основное в деятельности как Сибирского отделения, так и института, это научные исследования, решение пришло сразу и возражений не вызвало. Всероссийская конференция по замыслу организаторов должна была стать не только элементом торжеств, но своего рода вехой в истории Института гидродинамики, отчетом всего коллектива, подведением итогов, обменом накопленными знаниями, констатацией значимости достижений и определения приоритетов на ближайшие годы. Так и вышло: за праздничными речами не потерялось главное — наука, весь спектр исследований, традиции, заложенные основателем и первым директором института академиком М. А. Лаврентьевым.
Институт гидродинамики был основан в числе первых, дата подписания известного постановления — 7 июня 1957 года. В нем значится — «Совет Министров СССР в целях усиления научных исследований в области физико-технических, естественных и экономических наук и быстрейшего развития производительных сил Сибири и Дальнего Востока… постановил», и одним из пунктов — «Принять предложение Оргкомитета о создании и строительстве в научном городке следующих институтов: Института гидродинамики…». Этот документ для всех — начало отсчета истории. Он находится в Лаврентьевском кабинете среди других свидетельств прошлого — фотографий, планшетов с перечнем наград, вещей, которыми когда-то пользовался Михаил Алексеевич; здесь же — недавние подарки к юбилею.
Показывая на список лауреатов различных Государственных и академических премий, мой собеседник, член программного комитета конференции д.ф.-м.н. Александр Чупахин с гордостью говорит: «Даже в самые тяжелые девяностые годы ученые нашего института продолжали исследования и получали заслуженные награды». Действительно, список впечатляет — в рядах Института гидродинамики 5 лауреатов Ленинских премий, 14 лауреатов Государственных премий, 7 лауреатов Премий Правительства, 9 лауреатов Премий Ленинского комсомола и 11 лауреатов академических премий.
Основные направления научной деятельности института, по которым проводятся фундаментальные исследования, разрабатываются научные основы современной техники и технологии — математические проблемы механики сплошных сред, физика и механика высокоэнергетических процессов, механика жидкостей и газов, механика деформируемого твердого тела. Этим направлениям и соответствовала достаточно широко представленная тематика Всероссийской конференции, которая проводилась при поддержке Президиума Сибирского отделения РАН, Российского фонда фундаментальных исследований и журналов «Прикладная механика и техническая физика» и «Физика горения и взрыва». Перед участниками научного форума стояла цель обменяться опытом и обсудить новые результаты исследований в областях гидродинамических и взрывных процессов и смежных разделах математики, механики и физики.
 |
|
«Конференция с такой широкой тематикой была созвана, поскольку наш институт традиционно имеет очень обширный спектр научных изысканий — как по темам так и по методам исследований — от чистой математики до взрывных экспериментов, — поясняет А. Чупахин. — Поэтому и конференция была такой же комплексной. И надо заметить, что она удалась, несмотря на короткий организационный период». Вообще ИГиЛ проводит достаточно много регулярных конференций: традиционные Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике; конференции Мегагаусс, посвященные сильным магнитным полям; САМГАД, семинар по аналитическим методам в газовой динамике — он насчитывает самую долгую историю, поскольку проводится с 1964 года; конференция по математическим моделям механики сплошной среды и ряд других. Специфика же сентябрьской конференция заключалась прежде всего в ее «юбилейности».
В конференции приняли участие около двухсот человек из разных городов России от Санкт-Петербурга до Владивостока, представителей пятидесяти различных организаций, включая бывших сотрудников Института гидродинамики, ныне проживающих и работающих во Франции и Португалии. Статистика говорит сама за себя: 5 академиков, 7 членов-корреспондентов Российской академии наук и 79 докторов наук, 44 молодых исследователя (хороший показатель кадрового состава) и, конечно, довольно много ученых из ИГиЛ (а как же иначе в юбилейный год).
Было сделано 178 докладов, из которых устных — четыре сорокаминутных и 92 двадцатиминутных, плюс 82 стендовых доклада — короткие сообщения с презентацией и последующим обсуждением у стендов. «Это были качественные, интересные доклады, — говорит Александр Павлович, — так что, надо отметить, перед программным комитетом при отборе стояла трудная задача». Все время, за исключением четырех основных выступлений, работа параллельно шла в двух разных помещениях, и оба зала всегда были заполнены. Тематики объединяли физику взрыва и механику твердого тела либо математику и механику жидкости и газа, хотя иногда сложно было разделять доклады по тематическому направлению (часто они представляли собой некий синтез).
«Я считаю, — прокомментировал А. Чупахин, — что это очень полезно для тех, кто ведет и теоретические, и экспериментальные исследования, потому что теоретики проникаются нуждами реальных проблем; порой многие нетривиальные математические открытия совершаются из постановки каких-то реальных задач. Ну и, безусловно, широкое внедрение математических методов повышает планку исследований для всех ученых, в том числе для экспериментаторов, хотя они, может быть, не занимаются непосредственно приложением к математике. Не случайно все участники конференции говорили об очень высоком уровне математического моделирования в Институте гидродинамики».
Особый интерес вызвали четыре ключевых доклада — академиков С. Годунова, А. Куликовского,
чл.-корр. РАН Г. Канеля и д.ф.-м.н. М. Топчияна. Выступление последнего («Спиновая детонация: история, явления, возможные приложения») было посвящено истории и перспективам развития спиновой детонации — явления, которое обнаружили как раз в Институте гидродинамики пятьдесят лет назад. Это было одно из первых открытий в Сибирском отделении и одна из первых Ленинских премий. Коллектив исследователей, в числе которых был М. Топчиян (тогда студент-дипломник), выявил феномен, который заключается в следующем: волны детонации так называемого быстрого горения могут распространяться в трубах, вращаясь по спирали. Природа, механизм и модель этого замечательного явления, которому посвящено много публикаций и исследований, до сих пор окончательно не раскрыты.
В последнее время к нему привлечено большое внимание, поскольку оно может быть использовано для создания перспективных реактивных двигателей, основанных на принципе детонации: если в обычном двигателе тяга получается за счет непрерывного горения топлива, то в подобном устройстве она будет производиться отдельными взрывами, происходящими так часто, что они фактически создают непрерывную тягу. Первые эксперименты, которые проводятся и в Институте гидродинамики, и за рубежом, показали, что создание таких двигателей является очень многообещающим и, возможно, это будущее перспективное направление в аэродинамике и самолетостроении.
Доклад Г. Канеля («Ударно-волновые явления в предварительно напряженных хрупких материалах») был посвящен исследованию взрывного нагружения различных материалов и представлял собой обзор, подготовленный сотрудниками Института высоких температур. Доклады С. Годунова («Симметрические гиперболические системы и термодинамика») и А. Куликовского («Влияние мелкомасштабной дисперсии на структуру ударных волн в упругих средах и на формирование крупномасштабных решений») были преимущественно математического характера и касались математических проблем механики сплошных сред.
 |
|
Выступление академика С. Годунова было посвящено построению моделей механики сплошной среды на основе некоторых общих принципов, соображений симметрии и корректности начально-краевых задач. «Сергей Константинович непосредственно, очень живо относится к науке, вносит в нее эмоциональную струю и много делает для развития направления, в котором работает, — рассказывает Александр Павлович Чупахин. — Он открывал конференцию и задал очень хороший тон. С присущими ему азартом и энергией С. Годунов увлекательно, живо представил свой доклад, ответил на вопросы».
«С окружающим нас миром, — считает А. Чупахин, — мы можем „разговаривать“ только языком математических моделей и описывать его явления способны тогда и только тогда, когда строим математическую модель. При этом под описанием понимается не только „картинка“, которую видим, но и предсказание того, что будет дальше — это и есть моделирование». Академик А. Куликовский выступил с докладом о развитии некоторых сложных моделей механики сплошной среды, в которых возникают не только непрерывные движения, но и движения с так называемыми разрывами — ударными волнами. Он классифицировал подобные волны и показал, для чего это необходимо: для изучения различных явлений в механике, теоретической физике и других областях, в частности, в области материаловедения композитных сред.
В настоящее время математики и механики интенсивно изучают новые эффекты, связанные с нелинейностью моделей. При этом учитывается гораздо более широкие диапазоны изменения параметров модели. Не все явления в природе проистекают непрерывным образом, некоторые носят ярко выраженный скачкообразный, разрывный характер. Например, если мы засыпаем при теплой погоде, а утром нас ожидают холод и снег, то за очень короткое время происходит резкое изменение погоды, и, по сути, такой процесс — приход холодного фронта — носит характер ударной волны. Изучение таких явлений очень важно, хотя это и сложный процесс, поскольку в математике такие работы связаны с формулировкой разрывных решений математических уравнений.
Выступал на Всероссийской конференции с докладом «Гидродинамика на вращающейся среде», подготовленным в соавторстве с А. Черевко, и д.ф.-м.н. А. Чупахин. Он рассказывает об основных направлениях исследований:
— Наша группа, которую возглавляет академик Л. Овсянников, занимается изучением свойств симметрии математических моделей в механике сплошных сред, главным образом, в гидродинамике и газовой динамике. Оказывается, что свойство симметрии, которое заложено во всех содержательных моделях механики сплошных сред, позволяет получить очень важную информацию о точных решениях модели. Нами был подготовлен доклад о модели мелкой воды, описывающей крупномасштабные движения воздуха в атмосферах планет и воды в мировом океане. Она называется моделью мелкой воды, потому что, когда мы смотрим на высоту атмосферы и глубину мирового океана, то они невелики по сравнению с радиусом земли.
Важно то, что эффекты вращения и притяжения земли в данном случае уравновешивают друг друга, являются определяющими для описания движения такой среды. Но имеется своя специфика — движение происходит на компактном многообразии, а именно — на сфере, что приводит к большим трудностям в изучении данного явления и мало учитывается в других работах. Это неизбежно приводит к появлению особенностей в движении и хорошо согласуется с интуитивным представлением о том, что «на всей земле не может быть одной и той же погоды» и математической теорией о невозможности гладко причесать волосатый шар. Мы изучали то, как распространяются звуковые возмущения в атмосфере в модели мелкой воды, проще говоря, как будут распространяться звуковые волны в том случае, если в какой-то точке земли мы создадим возмущение, например, взорвем сильный заряд.
Оказывается, что эффект сферичности очень существенно влияет на данный процесс: волны, обогнув земной шар, должны встретиться где-то в области антиподов, и это приводит к появлению особенностей. Но эффекты вращения в совокупности со сферичностью дают несколько неожиданные сценарии образования этих особенностей. Оказывается, что в зависимости от скорости вращения земли возможны два типа образования такой особенности, которая может происходить либо по сценарию образования острия, либо по сценарию образования перетяжки. И взорвав какой-то заряд, например, в Северном полушарии, мы будем иметь его эхо, отзвук в Южном полушарии. Все в мире взаимосвязано…
На закрытии Всероссийской конференции гости и участники неоднократно подчеркивали, что мероприятие было очень интересным, поскольку охватывало весь спектр научных исследований Института гидродинамики. Не стоит ждать еще пятьдесят лет, предложил академик В. Левин, возможно, стоит собираться почаще, хотя бы каждые пять лет.
Фото Е. Пузанова
стр. 11
|
