сопряжённые задачи механики реагирующих многофазных сред

СОПРЯЖЁННЫЕ ЗАДАЧИ МЕХАНИКИ РЕАГИРУЮЩИХ МНОГОФАЗНЫХ
СРЕД, ИНФОРМАТИКИ И ЭКОЛОГИИ
Грант Президента РФ «Ведущие научные
школы», 1996; Минобразования России, 2003.
Руководитель научно-педагогического коллектива
Гришин Анатолий Михайлович, д.физ.-мат.н., профессор, заслуженный деятель науки
РФ.
Факультет, кафедра (лаборатория)
Механико-математический факультет, кафедра физической и вычислительной
механики, лаборатория теории лесных пожаров ТГУ.
Лаборатория «Моделирование и прогноз катастроф» в Институте оптики атмосферы
СО РАН
Направления научных исследований научно-педагогического коллектива
– Механика многофазных реагирующих сред и моделирование некоторых техногенных
и природных катастроф, в том числе лесных пожаров (огненные смерчи, верховые и
низовые пожары) и их экологических последствий с использованием новых
вычислительных и информационных технологий для решения трехмерных задач.
– Теоретические и экспериментальные исследования аэродинамических характеристик
и характеристик нестационарного сопряженного теплообмена с учетом
термохимического разрушения тела, вдува газа в пограничный слой для создания
новых способов управления тепловыми режимами тел при их осесимметричном или
трехмерном обтекании гиперзвуковым потоком газа.
– Математическое и физическое моделирование процессов тепломассообмена и горения
в гетерогенных средах с учетом турбулентности и излучения для решения задач
тепло- и огнезащиты и экологии.
По рубрикатору ГРНТИ
30.17.00 – Механика жидкости и газа.
81.93.03 – Методология оценки вероятности аварий, катастроф, стихийных бедствий и
их последствий.
По рубрикатору ВАК
01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы.
03.00.16 – Экология (физико-математические науки).
Направления подготовки инженеров, бакалавров и магистров
010510 – Механика связанных полей.
010522 – Экспериментальные методы механики.
010506 – Вычислительная механика.
010503, 320118 – Механика жидкости, газа и плазмы. Экологические риски и
катастрофы.
Состав коллектива
Всего – 11, в том числе:
заслуженных деятелей науки и лауреатов государственных премий – 1,
докторов наук – 6,
кандидатов наук – 4.
Ведущих представители коллектива
Голованов Александр Николаевич, д.техн.н., профессор.
Жарова Ирина Константиновна, к.физ.-мат.н., с.н.с., доцент.
Зинченко Владислав Иванович, д.ф.-м.н., профессор.
Кузнецов Гений Владимирович, д.ф.-м.н., профессор.
Матвиенко Олег Викторович, д.ф.-м.н., доцент.
История становления научно-педагогического коллектива
Научная школа получила свое развитие на кафедре физической и
вычислительной механики механико-математического факультета (ММФ) Томского
государственного университета. Первоначально эта кафедра была создана как
кафедра физической механики приказом по Министерству высшего и среднего
специального образования РСФСР № 306 от 4.07.77. Реально участниками научной
школы стали научные сотрудники сначала сектора, а затем лаборатории
аэротермохимии научно–исследовательского института прикладной математики и
механики при ТГУ (НИИ ПММ) и преподаватели кафедры теоретической механики
ММФ. Огромную роль в становлении научной школы сыграл
выдающийся
выпускник
физико
–
математического
факультета
ТГУ
1942
года
академик Н.Н. Яненко. Большую помощь оказал институт механики Московского
государственного университета (директор – академик АН СССР Г.Г. Черный). В
лаборатории этого института, возглавляемой профессором Г.А. Тирским, будучи
студентами проходили производственную практику профессор В.И. Зинченко, доцент
С.Л. Суходольский и др.
За годы существования научной школы сотрудниками и аспирантами в рамках
основного направления научных исследований защищены 71 кандидатская
диссертация по специальностям: 01.02.05 – механика жидкости, газа и плазмы,
03.00.16 – экология (физико – математические науки), 01.02.04 – механика
деформируемого твердого тела, 01.04.14 – теплофизика и молекулярная физика. За
этот же период защищено 10 докторских диссертаций. Большинство кандидатов и
докторов наук продолжают успешно работать по основному направлению научной
школы в ведущих научных центрах России, дальнего и ближнего зарубежья.
Основные научные результаты, полученные в течение последних пяти лет
Создана общая методология постановки и решения новых сопряженных задач
механики реагирующих сред и экологии, в рамках которых используются несколько
математических моделей механики многофазных реагирующих сред и методы теории
вероятности.
Разработаны новые детерминированно-вероятностные модели и методики
прогноза некоторых природных и техногенных катастроф: методика прогноза лесной
пожарной опасности, прогноз устойчивости функционирования потенциально
опасных объектов; оценена вероятность негативного влияния опасных космических
объектов на условия жизни на Земле; дана вероятностная модель возникновения
огненных смерчей.
Разработана физико-математическая теория лесных пожаров.
Экспериментально и теоретически обнаружен эффект усиления взрывных волн
при их взаимодействии с зоной пиролиза фронта лесного пожара. В результате
разработаны 5 новых способов и устройств для борьбы с лесными пожарами.
Разработан новый итерационно-интерполяционный метод для решения
трехмерных задач механики реагирующих сред.
Разработаны новые методики решения обратных (некорректных) задач
аэротермохимии и тепломассообмена.
С использованием основных понятий и методов механики многофазных
реагирующих сред созданы и внедрены в практику охраны окружающей среды
методики прогноза выбросов вредных веществ в атмосферу при лесных пожарах, при
горении нефти и нефтепродуктов, разлитых на различных типах подстилающей
поверхности, и выбросов радионуклидов при пожарах в радиоактивных лесах;
созданы пакеты соответствующих прикладных программ, некоторые из которых
внедрены на территории России.
В сопряженной постановке исследован ряд практически важных задач
термохимического разрушения тел при их входе в плотные слои атмосферы с
гиперзвуковой скоростью.
Разработаны математические модели тепломассообмена при термомеханическом
разрушении конструкционных материалов под воздействием высокоскоростных
высокотемпературных гетерогенных струй.
Разработаны комплексные расчетно-экспериментальные методы тепловой
диагностики элементов конструкций энергетических устройств.
Разработаны новые математические модели задач тепломассообмена и горения в
закрученных потоках в различных технологических устройствах.
Патенты
Авторские свидетельства на полезную модель № 7324, № 10582, № 19975, № 19472.
Патент РФ № 2169596.
Важнейшие публикации членов коллектива
Монографии – 4, учебники – 2, в т.ч. с грифом министерства – 2, статьи – 121, в т.ч. в
центральных журналах – 64.
1. Abaltusov V.Ye. and Zharova I.K. and other. The Investigation of Heat – Mass Transfer jf
Supersonic Reactive Heterogeneous Combustion Products Streams of the Interaction of a
Target // Intra – Chamber Processes Combustion and Gas Dynamics of Dispersed Systems.
International Seminar Book of Lectures. Saint Petersburg. 1996. P. 65–98.
2. Golovanov A.N. Effect of Periodic Perturbations on the Thermal Decomposicion of Some
Composit Materials // Cobustion, Explosion and Shock Waves. 1999. Vol. 35, № 3.
P. 275280.
3. Grishin A.M. Mathematical modeling of forest fire and new methods of fighting them.
Publishing House of the Tomsk State University (Edited by Frank Albini), 1997. 390 р.
(Дополненный и уточненный вариант монографии: Гришин А.М. Математическое
моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск:
Наука, 1992. 407 с.).
4. Архипов В.А., Матвиенко О.В. Нестационарные процессы горения в канале при
закрутке газового потока и ее прекращении // Физика горения и взрыва. 1999. Т. 35,
№ 4, C. 3340.
5. Архипов В.А., Матвиенко О.В., Рудзей Е.А. Влияние геометрических и режимных
параметров на стабилизацию пламени вихревой горелки // Физика горения и взрыва.
1999. Т. 35, № 5. C. 2126.
6. Голованов А.Н. Влияние периодических возмущений на процессы термохимического
разрушения некоторых композиционных материалов // Физика горения и взрыва.
1999. Т. 35, № 3. С. 67–73.
7. Гришин А.М. Математическое моделирование некоторых нестационарных
аэротермических явлений. Томск: Изд-во ТГУ, 1973. 282 с.
8. Гришин А.М. Моделирование и прогноз экологических катастроф // Экологические
системы и приборы. 2001. № 2. С. 2–12.
9. Гришин А.М., Долгов А.А., Цимбалюк А.Ф. Методика определения и расчета
выбросов загрязняющих веществ от лесных пожаров. Издание официальное. М.:
Госкомитет РФ по охране окружающей среды, 1977. 26 с.
10. Гришин А.М., Ефимов К.Н., Перминов В.А. Зажигание лесных массивов в результате
космических и техногенных катастроф // Физика горения и взрыва. 1996. Т. 32, № 2.
11. Гришин А.М., Якимов А.C. Обобщение итерационно-интерполяционного метода для
решения трёхмерного параболического уравнения общего вида // Вычислительные
технологии. 1999. Т 4, № 2. С. 26–41.
12. Зинченко В.И., Якимов А.С. Исследование характеристик теплообмена при обтекании
конуса затупленного по сфере под углом атаки и вдуве газа с поверхности затупления
// ПМТФ. 1999. № 4. С. 162–169.
13. Кузнецов Г.В. Механизм высокотемпературного разрушения термопластичных
полимерных материалов в условиях интенсивного теплового и газодинамического
воздействия. // Теплофизика высоких температур, 1999. Т. 37, № 1. С. 117121.
14. Кузнецов Г.В., Гаращенко А.Н. и др. Тепломассообмен в тепло- и огнезащите с
учетом процессов термического разложения, испарения - конденсации, уноса массы,
вспучивания-усадки // Математическое моделирование. 2000. Т. 12. № 5.
15. Кузнецов Г.В., Жарова И.К. и др. Экспериментальное определение основных
характеристик тепломассообмена при теплоэрозионном разрушении материала //
ПМТФ. 2000. Т. 41, № 2. С. 138143.
Участие в течение последних трех лет в:
научно-технических программах
федеральных – 3:
ФЦП «Государственная поддержка интеграции высшего образования и
фундаментальной науки»;
НП «Университеты России» (раздел «математическое моделирование»);
НТП Минобразования РФ «Создание системы открытого образования РФ».
Победы в конкурсе грантов  13.
Подготовка кадров высшей квалификации за последние девять лет
Всего аспирантов – 24, из других вузов – 6.
Всего докторантов – 7, из других вузов – 3.
Защит докторских – 7. Защит кандидатских – 12.
Общественное признание научно-педагогического коллектива
Международные и государственные премии, научные медали
Почетный знак высшей школы СССР «За отличные успехи» (Гришин А.М.).
Медаль академика С.П. Королева (Гришин А.М.).
Медаль академика С.П. Королева (Зинченко В.И.).
Медаль академика В.П. Глушко (Матвиенко О.В.).
Медали и дипломы выставок, конференций и т.д.
Диплом участника 6-й Международной выставки МЧС России «Средства спасения –
2000». (6–9 сентября 2000 г., Москва).
Диплом участника 5-й Международной выставки – конгресса «Высокие технологии,
инновации, инвестиции – 2». (13–16 июня 2000 г., Санкт-Петербург).
Членство в различных российских и зарубежных научных организациях
Российский Национальный комитет по теоретической и прикладной механике 
Гришин А.М.
Региональная общественная организация «Томское общество ученых механиков и
теплофизиков»  10.
Немецкое общество прикладной математики и механики – GAMM – Матвиенко О.В.
Почетные звания
Заслуженный деятель науки РФ – Гришин А.М.
Почетный работник высшего профессионального образования РФ – Зинченко В.И.
Связь с другими организациями
Российская академия наук
Институт оптики атмосферы СО РАН (г. Томск).
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша (г. Москва).
Институт вычислительных технологий СО РАН (г. Новосибирск).
Институт теоретической и прикладной математики СО РАН (г. Новосибирск).
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
(г. Новосибирск).
Отраслевые научные организации
Центральный физико-технический институт Министерства обороны (г. Сергиев
Посад).
Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно –
исследовательский институт технической физики (РФЯЦ – ВНИИТФ) (г. Снежинск).
Федеральный научно-производственный центр «Алтай» (г. Бийск).
Центр космических исследований им. В.П. Макеева (г. Миасс).
Научно-исследовательский институт механики Московского государственного
университета (г. Москва).
Научно-исследовательский институт специального машиностроения (г. Хотьково).
Высшие учебные заведения
Московский физико-технический институт (г. Москва).
Национальная инженерная школа (г. Сент-Етьенн, Франция).
Челябинский государственный университет (г. Челябинск).
Кемеровский государственный университет (г. Кемерово).
Алтайский государственный технический университет (г. Барнаул).
Восточно-Сибирский институт МВД России (г. Иркутск).
Новокузнецкий филиал КемГУ (г. Новокузнецк).
Беловский филиал КемГУ (г. Белово).
Деятельность научно-педагогического коллектива в области
Организации специальных школ
Лицейские курсы «Математическое моделирование задач естествознания».
Открытия новых специальностей
03.00.16 – Экология (физико-математические науки).
Создания новых учебных дисциплин
Курс лекций «Концепция современного естествознания».
Курс лекций «Моделирование и прогноз катастроф».
Курс лекций «Теория лесных пожаров».
Спецкурс «Математическое моделирование в гидромеханике и экологии».
Спецкурс «Физические основы оптической диагностики окружающей среды».
Лабораторный практикум «Высокотемпературные технологии».
Лабораторный практикум «Физические основы оптической диагностики окружающей
среды».
Спецкурс «Параллельные вычисления».
Курс лекций «Безопасность жизнедеятельности».
Практикум «Безопасность жизнедеятельности».
Разработки учебных программ
12
Организации симпозиумов и конференций
2 международные конференции «Сопряженные задачи механики реагирующих сред и
экология».
3 международные конференции «Лесные и степные пожары: возникновение,
распространение, тушение и экологические последствия».
Международная конференция «Всесибирские чтения по математике и механике»
(секция 11).
1 школа – семинар молодых ученых «Сопряженные задачи механики и экологии».
В других областях
4 областные научные конференции школьников «Математическое моделирование
задач естествознания».
2 областные олимпиады школьников по математике, физике и информатике
«Математическое моделирование задач естествознания».
Материально-техническая база, имеющаяся в распоряжении коллектива
Малотурбулентная дозвуковая аэродинамическая труба МТ-124.
Сверхзвуковая аэродинамическая труба.
Установка для моделирования низовых лесных пожаров УНЛП-1.
Электродуговой плазмотрон ЭДП/50.
Установка для сушки лесных горючих материалов.
Установка (дымовая труба) для визуализации линий тока при обтекании тел потоком
газа.
Локальная компьютерная сеть.
Контактные адреса и телефоны
634050, Томск, пр. Ленина, 36, ТГУ, кафедра физической и вычислительной
механики.
Телефон (382–2) 426169, факс (382–2) 426195, E-mail fire@fire.tsu.tomsk.su