2. Современные проблемы турбулентных течений в технических

Развернутая аннотация магистерской программы
«СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ
В ТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЛОЖЕНИЯХ»
Направление подготовки
2232200 – Техническая физика
В настоящее время в атомной, химической и энергетической отраслях промышленности
существенно возросла роль высокотехнологичных процессов, которые связаны с турбулентным
тепло- и массообменном. В теоретических и экспериментальных исследованиях турбулентных
течений в последнее десятилетие также произошёл существенный скачок в своем развитии.
Разработаны новые высокоточные модели турбулентности, созданы пакеты прикладных
программ. Знания выпускников физико-технического факультета Томского госуниверситета
должны соответствовать новым реалиям, происходящим в современной аэрогидромеханике,
теплофизике и вычислительной математике. Поэтому представленная магистерская программа
«Современные проблемы турбулентных течений в технических приложениях» является актуальной
и своевременной, так как она направлена на подготовку высококвалифицированных специалистов в
области фундаментальных проблем азрогидромеханики, теплофизики и вычислительной
математики. Магистры, прошедшие обучение по этой магистерской программе, несомненно, будут
востребованы на предприятиях атомной, химической и энергетической отраслях промышленности,
а также в аспирантуре по направлению «техническапя физика».
Руководитель программы –профессор Васенин Игорь Михайлович
1. Цель создания магистерской программы
Создание магистерской программы «Современные проблемы турбулентных течений в
технических приложениях» имеет главной целью подготовку высококвалифицированных
специалистов аэрогидромехаников, обладающих глубокими знаниями в области математической
физики, механики жидкости и газа, теории турбулентности, теории тепло- и массообмена,
термодинамики, физико-химической гидродинамики, вычислительной гидродинамики и
теплофизики и понимающих суть проблем и физический явлений, описываемых в рассматриваемых
дисциплинах. Настоящая магистерская программа позволит студентам в совершенстве овладеть
постановкой фундаментальных и прикладных задач математической физики, суметь найти их
решения аналитическими или численными методами.
На основе фундаментальных знаний, полученных на основе предлагаемой магистерской
программы «Современные проблемы турбулентных течений в технических приложениях»
магистранты в своей дальнейшей деятельности способны будут самостоятельно анализировать
рассматриваемые физические явления, осложнённые турбулентным режимом течения, и на основе
этого анализа, наиболее достоверно проводить математическую постановку задач с адекватными
опыту краевыми условиями. Опыт научно-исследовательской работы, проводимой магистрантами в
рамках магистерской программы «Современные проблемы турбулентных течений в технических
приложениях» позволит им найти аналитическое или численное решение поставленной задачи и при
возможности провести сопоставление его с решением, полученным на пакетах прикладных программ
(опыт решения таких задач входит в настоящую магистерскую программу). Такой подход позволяет
создать адекватную опыту математическую модель явления, которая не только поможет
оптимизировать существующие технологические решения, но и на основе полученных новых знаний
создать перспективные оригинальные технические решения или патенты. (Примером такого подхода
является научно-исследовательская работа в рамках хоздоговоров с Сибирским химическим
комбинатом, проводимая совместно со студентами профессорами кафедры прикладной
аэромеханики И.М. Васениным, А.В. Швабом и В.Г. Бутовым)
Магистры должны обладать самыми передовыми методами решения сложнейших задач
механики жидкости и газа при турбулентном режиме, поэтому им необходимо владеть информацией
о современных подходах, осуществляемых за рубежом к решению задач аэрогидромеханики. Это
возможно в настоящее время только при свободном владении информационными технологиями и
английским языком, которым уделяется в магистерской программе «Современные проблемы
турбулентных течений в технических приложениях» существенное внимание.
2. Концепция магистерской программы
В теоретических и экспериментальных исследованиях турбулентных течений в последнее
десятилетие произошёл существенный скачок в своем развитии. Разработаны новые модели
турбулентности на основе расчёта крупных вихрей (LES-модели) и прямого численного
моделирования (DNS), которые позволяют достаточно точно описывать не только осредненные
характеристики потока, но и предсказывать поведение пульсационных составляющих вектора
скорости, что существенно уточняет процессы переноса импульса, тепла, массы и энергии. С другой
стороны, стремительное развитие вычислительной техники и численных методов решения
дифференциальных уравнений в частных производных определило разработку универсальных
методов расчёта – пакетов прикладных программ («FLUENT», «OpenFOAM», «Scilab» и др.),
дальнейшее совершенствование которых, несомненно, позволит существенно интенсифицировать
научные исследование прикладных задач и тем самым ускорять технический прогресс.
Знания выпускников физико-технического факультета Томского госуниверситета должны
соответствовать новым реалиям, происходящим в современной аэрогидромеханике. Поэтому
представленная магистерская программа «Современные проблемы турбулентных течений в
технических приложениях» является актуальной и своевременной.
3. Обоснование потребности в магистрах данного профиля
В настоящее время в атомной, химической и энергетической отраслях промышленности
существенно возросла роль высокотехнологичных процессов, которые связаны с турбулентным
тепло- и массообменном. С появлением новой высокотехнологичной техники возрастает роль
квалификации обслуживающего персонала. От инженера, работающего в этих отраслях
промышленности, требуются знания явлений переноса импульса, тепла и массы при турбулентных
режимах течения. Для оптимизации режимных и геометрических параметров существующих
конструкций, а также для создания оригинальных технологий и новых более совершенных установок
необходимы специалисты, владеющими современными моделями турбулентности и численными
методами и фундаментальными знаниями в области азрогидромеханики, теплофизики и
массообмена. На кафедре прикладной аэромеханики физико-технического факультета имеется
аспирантура по направлению технической физики и для успешной учёбы в аспирантуре необходимы
высокообразованные, квалифицированные и инициативные студенты, для которых магистерская
программа «Современные проблемы турбулентных течений в технических приложениях»
существенно повысит научную квалификацию и даст опыт научно-исследовательской работы.
Студенты, прошедшие обучение по магистерской программе«Современные проблемы турбулентных
течений в технических приложениях» несомненно будут востребованы на предприятиях атомной,
химической и энергетической отраслях промышленности, а также в аспирантуре по направлению
«техническапя физика».
4. Условия обучения
Срок обучения магистерской программы «Современные проблемы турбулентных течений в
технических приложениях» составляет – 2 года (4 семестра).
Форма обучения: очная.
5. Набор студентов и требования к поступающим в магистратуру
Прием в магистратуру осуществляется на конкурсной основе по результатам вступительных
испытаний на уровне бакалавриата по направлению «техническая физика» и «баллистика». При
конкурсе учитывается успеваемость студента, его научная работа, количество и качество
публикуемых работ и общественная деятельность на кафедре и факультете.
Количество бюджетных мест по направлению «Техническая физика» -- 20-25.
6. НИР выпускающей кафедры прикладной аэромеханики, являющейся базовой для
реализации магистерской программы «Современные проблемы турбулентных течений в
технических приложениях»:
I.Моделирование однофазного закрученного турбулентного течения в трубах, каналах
переменного сечения, диффузирах и конфузорах на основе различной сложности моделей
турбулентности.
Разработка этой НИР позволит студентам изучить методы расчета нестационарных и
установившихся турбулентных пространственных течений в сложных геометрических областях с
применением различных по сложности моделей турбулентности. По результатам исследований
предполагается выступления на конференциях, публикации в научных журналах и участие в
хоздоговорных работах на кафедре прикладной аэромеханики.
II.Моделирование двухфазного турбулентного течения применительно к задачам
пневматического транспорта, химических реакторов, пневматического оборудования для сушки
порошков различного гранулометрического состава и др. аппаратов порошковой технологии.
Разработка этой НИР позволит студентам изучить методы расчета двухфазных турбулентных
пространственных течений в рабочих зонах аппаратов порошковой технологии. В этих работах
исследуются влияние инерционных, аэродинамических, гравитационных, центробежных сил на
движение несущей и твердой фазы, взаимное силовое влияние фаз друг на друга и другие аспекты
двухфазных течений в аппаратах порошковой технологии. Работа имеет важную практическую
направленность и результаты исследований предполагается использовать в совместных
хоздоговорных работах НИИ ПММ и кафедры прикладной аэромеханики. По результатам
исследований предполагается выступления на конференциях и публикации в научных журналах.
III.Моделирование закрученного двухфазного турбулентного течения в вихревых камерах,
воздушно-центробежных
классификаторах,
центробежных
насосах,
пневматических
циркуляционных аппаратах порошковой технологии.
Направление этой НИР нацелено на исследование двухфазных закрученных турбулентных
течений применительно к проблемам фракционного разделения порошков по размерам частиц на
центробежных аппаратах, определению граничного размера частиц, а также эффективности процесса
разделения частиц по размерам и определению влияния режимных и геометрических параметров
процесса классификации. Расчёт процессов отделения пыли от газа в центробежных аппаратах и
циклонах. По результатам исследований предполагается выступления на конференциях и
публикации в научных журналах.
IV.Моделирование задач турбулентного тепло- и массообмена применительно к расчёту
химических реакторов в атомной промышленности, а также применительно к расчёту
теплообменных аппаратов рекуперативного, регенеративного и смесительного типа.
Разработка этой НИР позволит студентам изучить методы расчета турбулентных течений при
наличии действия термогравитационных сил, перепада давления и наличия химических реакций в
вихревых камерах различного направления, а также расчёта теплоотдачи в различных
теплообменных аппаратах. По результатам исследований предполагается выступления на
конференциях и публикации в научных журналах.
V. Моделирование задач свободной и вынужденной конвекции при турбулентном течении
применительно к задачам окружающей среды, расчёту градирен и других технических устройств,
использующих термическую подъёмную силу.
Разработка этой НИР позволит студентам изучить методы расчета турбулентного теплообмена
при совместном действии вынужденной и естественной конвекции с учетом влияния процессов
массообмена. По результатам исследований предполагается выступления на конференциях и
публикации в научных журналах.
VI. Разработка и совершенствование методов очистки ГФУ от лёгких примесей в цепи
диффузионного разделения изотопов.
VII. Повышение энергоэффективности оборудования завода разделения изотопов.
VIII. Разработка методов математического моделирования вентиляции и взрывов в угольных
шахтах.
IX. Создание программного обеспечения для расчёта зон безопасности при падении космических
ракет.
X. Разработка математических моделей и методов расчёта газодинамических процессов при
посадке спускаемых аппаратов на поверхность луны.
X1. Разработка газодинамических методов расчета внутренней баллистики новых схем РДТТ.
7. Кадровая, методическая и материально-техническая базы магистерской программы:
Профессорско-преподавательский состав
Фамилия, Имя, Отчество
Научная степень
Должность
Васенин Игорь Михайлович
Шваб Александр Вениаминович
Крайнов Алексей Юрьевич
Буркина Роза Семеновна
Шрагер Геннадий Рафаилович
Бутов Владимир Григорьевич
Глазунов Анатолий Алексеевич
Мерзляков Александр Владимирович
Астанин Александр Владимирович
Нариманов Ринат Казбекович
Баганина Александра Евгеньевна
Садретдинов Шамиль Рахибович
д.ф.-м.н.
д.ф.-м.н.
д.ф.-м.н.
д.ф.-м.н.
д.ф.-м.н.
д.ф.-м.н.
д.ф.-м.н.
к.ф.-м.н.
к.ф.-м.н.
к.ф.-м.н.
к.ф.-м.н.
к.ф.-м.н.
зав.каф.
профессор
профессор
профессор
зав.каф.
профессор
профессор
доцент
доцент
доцент
доцент
ассистент
Инновационные технологии обучения:
При чтении лекций преподавателями используются интерактивные презентации теоретического
материала и другие мультимедийные средства и наглядные пособия (видеофильмы и макеты
аппаратов). При проведении практических занятий по расчётам гидродинамических и тепло- и
массообменных процессов используются разработанные на кафедре программы расчётов и пакеты
прикладных программ («FLUENT», «OpenFOAM», «Scilab»).
В процессе обучения по магистерской программе используется оборудованный компьютерный
класс с доступом к ресурсам суперкомпьютерного вычислительного центра Томского
государственного университета. Развернутые программные комплексы «Fluent», «OpenFOAM»,
«Scilab», а также специализированные учебные аудитории, компьютерные классы физикотехнического факультета и информационные ресурсы Научной библиотеки ТГУ.
Возможные места практики:
Выпускники магистерской программы :
РФЯЦ ВНИИТФ (г. Снежинск), РФЯЦ ВНИИЭФ (г. Саров),, ФНПЦ «Алтай» (г. Бийск) и др.,
лаборатории академических НИИ – Институт химической кинетики и горения СО РАН (г.
Новосибирск), ИПХЭТ СО РАН (г. Бийск), Отдел структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН
(г.Томск), ИПХФ РАН (г. Черноголовка), ИСМ РАН (г. Черноголовка), лаборатории НИИ ПММ
ТГУ, БГТУ им. Д,Ф Устинова г.Санк-Петербург и др.
Кафедра и иные структурные подразделения, реализующие программу:
Обучение студентов по магистерской программе «Современные проблемы турбулентных
течений в технических приложениях» проводится на профилирующей кафедре прикладной
аэромеханики физико-технического факультета, а также привлекаются преподаватели смежных
кафедр факультета и высококвалифицированные сотрудники института прикладной математики и
механики (НИИ ПММ).
Лаборатории и оборудование
Освоение данной магистерской программы полностью обеспечено учебниками и учебными
пособиями по дисциплинам (модулям дисциплин) всех учебных циклов и практик. Обучающиеся
могут пользоваться 4-мя учебными компьютерными классами, специализированными учебными
компьютерными программами и ресурсами Интернет. Студенты могут пользоваться библиотечным
фондами ТГУ, включающими новейшие монографии, комплекты отечественных и зарубежных
научных журналов по основным разделам технической физики..Студенты имеют возможность
оперативно обмениваться информацией с отечественными и зарубежными вузами, предприятиями и
организациями, в т.ч. участвующими в учебном процессе по освоению данной ООП.
Материально-техническое обеспечение учебного процесса предусматривает проведение всех
видов лабораторной, дисциплинарной и междисциплинарной подготовки, практической и научноисследовательской работы студентов, в соответствии с утвержденным учебным планом.
Лаборатории физико-технического факультета ТГУ оснащены современным оборудованием,
используемым как для учебных, так и для исследовательских целей, включающего сверхзвуковую
аэродинамическую
трубу,
стенды
исследования
процессов
зажигания
и
горения
высокоэнергетических материалов при турбулентном режиме течения, модели твердотопливного и
жидкостного ракетных двигателей, приборы термического анализа высокоэнергетических
материалов. Имеется оригинальный пакет прикладных программ для расчета турбулентных течений,
с учетом влияния газодинамических, теплофизических и прочностных характеристик.
8. Содержание программы и общая характеристика учебного плана
Магистерская программа «Современные проблемы турбулентных течений в технических
приложениях» содержит следующие дисциплины:
1.Математическое моделирование в технической физике
2.Философские проблемы технической физики
3.Физико-химическая гидродинамика
4.Теория турбулентности
5.Вычислительные технологии и численные методы решения задач тепло- и массообмена
6.Химическая физика теплового взрыва, зажигания и горения в технических устройствах
7.Теория тепло- и массообмена
8.Информационные технологии в технической физике
9.Деловой иностранный язык
10.Теория пограничного слоя
11.Эрозионное горение высокоэнергетических веществ
12.Механика гетерогенных потоков
13.Приложение теории турбулентности к техническим задачам и природным явлениям
14.Пакеты прикладных программ
1.Целями освоения дисциплины «Математическое моделирование в технической физики»
являются получение знаний и формирование у магистров общекультурных и профессиональных
компетенций по математическим моделям классической математической физики, а также по
современным моделям гидродинамики, газовой динамики, молекулярной динамики, теплофизики,
теории плазмы. Основные положения дисциплины заключаются в изучении классических задач
математической физики, способов получения уравнений гидродинамики и газовой динамики,
теплофизики и физики плазмы, теории турбулентности, а также в способах постановки задач и
нахождения методов их аналитического или численного решения с использованием экономичных
алгоритмов. Дисциплина «Математическое моделирование в технической физике» относится к
базовой части общенаучного цикла ОПП (М1). Данная дисциплина входит в математический и
естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость дисциплины составляет 108 часов.
2. Дисциплина «Философские проблемы технической физики» имеет общенаучное значение,
способствует формированию научного мировоззрения, позволяет создать комплексное
представление о природе научного знания, структуре науки и ее месте в современной культуре,
механизмах функционирования науки как социального института, об истории науки как смене
концептуальных каркасов. Знания по истории и методологии науки необходимы в практике научных
исследований.Освоение данной дисциплины необходимо для проведения научно-исследовательской
работы, формирования постнеклассической естественнонаучной картины мира, развития рефлексии
над когнитивным и проективным аспектами исследовательской и инновационной деятельности
студента, закрепления навыков написания магистерской диссертационной работы. Дисциплина
«Философские проблемы технической физики» относится к базовой части общенаучного цикла
ОПП (М1). Общая трудоемкость дисциплины составляет 180 часов.
3. Целями освоения дисциплины «Физико-химичекая гидродинамика» являются получение
знаний в области физико-химической гидродинамики; подготовки студентов к использованию
методов математического и физического моделирования гидродинамических процессов с учетом
различных физико-химических явлений в потоке; приобретению студентами практических навыков,
необходимых для постановки и решения задач, связанных с исследованием процессов
тепломассопереноса в различных условиях. Дисциплина содержит: общие сведения классической
гидродинамики; вопросы конвективной диффузии в жидкостях; капиллярное движение и волны на
поверхности жидкости; вопросы о движении жидкости в тонких пленках. Дисциплина «Физикохимичекая гидродинамика» относится к вариативной части общенаучного цикла ОПП (М1). Данная
дисциплина входит в математический и естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость
дисциплины составляет 108 часов.
4. Целями дисциплины «Теория турбулентности» являются получение знаний по
закономерностям гидродинамической неустойчивости и возникновению турбулентности, владению
математическими методами описания нестационарных и установившихся турбулентных течений,
способности использовать современные модели турбулентности различного уровня сложности в
профессиональной деятельности, применять экономичные численные методы для расчёта
пространственных турбулентных течений для решения инженерных задач, уметь теоретически и
экспериментально исследовать влияния пульсационных и осреднённых характеристик на
турбулентный перенос импульса тепла и массы. Дисциплина содержит уравнения динамики
жидкости и их основные следствия; вопросы гидродинамической неустойчивости и возникновения
турбулентности; математические методы описания турбулентности и определение средних значений
и корреляционных функций; уравнения Рейнольдса и полуэмпирические теории турбулентности;
вопросы турбулентности в температурно-стратифицированной среде; проблемы движения частиц в
турбулентном потоке; современные модели и численные методы моделирования турбулентных
течений. Дисциплина «Теория турбулентности» относится к вариативной части общенаучного цикла
ОПП (М1). Данная дисциплина входит в математический и естественнонаучный цикл ОПП. Общая
трудоемкость дисциплины составляет 144 часа.
5. Целями освоения дисциплины «Вычислительные технологии и численные методы решения
задач тепло- и массопереноса» являются изучение методов численного моделирования тепловых
процессов и ознакомление с применением методов численного моделирования для проектирования
теплотехнического оборудования. Дисциплина содержит: численные методы решения обыкновенных
дифференциальных уравнений; методы решения систем линейных дифференциальных уравнений;
методы линейной интерполяции; метод Ньютона; метод прогонки; решение краевых задач методом
конечных разностей; численные методы решения задач теплопроводности; численные методы
решения многомерных задач теплопроводности; разностные схемы для решения трехмерных задач;
методы решения сопряженных задач; расчёты инженерных задач тепломассообмена. Дисциплина
«Вычислительные технологии и численные методы решения задач тепло- и массопереноса»
относится к вариативной части общенаучного цикла ОПП (М1). Данная дисциплина входит в
математический и естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость дисциплины составляет 144
часа.
6. Целями дисциплины «Химическая физика теплового взрыва, зажигания и горения в
технических устройствах» являются получение знаний по закономерностям прохождения
химических процессов в высокоэнергетических системах, в применении макрокинетических методов
моделирования и анализа для теоретического и экспериментального исследований процессов
воспламенения и горения. Дисциплина содержит: вопросы чувствительности скорости химической
реакции к изменению температуры; процессы взрывчатого превращения высокоэнергетических
материалов; основные критерии подобия в теории теплового воспламенения и горения;
закономерности прохождения экзотермических процессов в адиабатическом режиме; теория
теплового взрыва; процессы зажигания высокоэнергетических материалов различной структуры;
вопросы распространения пламени в газе и горение газифицирующихся конденсированных веществ.
Дисциплина «Химическая физика теплового взрыва, зажигания и горения в технических
устройствах»относится к вариативной части общенаучного цикла ОПП (М1). Данная дисциплина
входит в математический и естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость дисциплины
составляет 72 часа.
7. Целями освоения дисциплины «Теория тепло-и массообмена» являются получение знаний
основных механизмов переноса тепла – теплопроводности, конвекции, излучения, а также освоением
математических методов описания переноса тепла в твёрдых телах, в жидкостях и газах. Уметь:
рассчитывать теплообмен в турбулентных потоках на основе современных моделях турбулентности;
применять экономичные численные методы для расчёта ламинарных и турбулентных течений с
учётом переноса тепла и массы для решения инженерных и фундаментальных задач; управлять
теплопередачей с целью установления оптимальных режимов; рассчитывать процессы тепло-и
массообмена в ракетной техники; в двигательных установках; холодильной технике и многих других
важных практических приложениях. Дисциплина содержит: вопросы теплопроводности; вопросы
конвективного теплообмена; теплообмен при фазовых и химических превращениях; теплообмен
излучением; расчет теплообменных аппаратов. Дисциплина «Теория тепло-и массообмена»относится
к вариативной части общенаучного цикла ОПП (М1). Данная дисциплина входит в математический и
естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость дисциплины составляет 108 часов.
8. Целями освоения дисциплины «Информационные технологии в технической физике»
являются получение знаний об информационных системах поддержки научной, организационной и
инновационной деятельности и об современных коммуникационных системах. Дисциплина
содержит: поиск, обработку, передачу и хранение информации; информационные системы для
организации работы и коммерциализации разработок; поиск информации в Интернете; базы научных
публикаций; индекс цитирования; работа с облачными системами хранения информации;
лингвистическая обработка информации; профессиональные возможности электронной почты;
электронные системы личного планирования; планирование работы организации или коллектива;
современные средства связи; компьютерные технологии, применяемые при коммерциализации
разработок. Дисциплина «Информационные технологии в технической физике» относится к базовой
части профессионального цикла ОПП (М2). Данная дисциплина входит в математический и
естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость дисциплины составляет 72 часа.
9. Основной целью дисциплины «Деловой иностранный язык» является повышение исходного
уровня владения иностранным языком, достигнутого на предыдущей ступени образования. Обучение
английскому языку направлено на развитие иноязычной коммуникативной компетенции в сфере
профессиональной коммуникации и для дальнейшего самообразования. Освоение этой дисциплины
предполагает решение социально-коммуникативных задач в различных областях бытовой,
культурной, профессиональной и научной деятельности при общении с зарубежными партнерами.
Курс содержит: «Английский язык для общих целей», «Английский язык для академических целей»,
«Английский язык для специальных/профессиональных целей» и «Английский язык для делового
общения». Интеграция и нелинейность содержания обучения английскому языку во всех разделах
программы обеспечивает возможность ротации речевого и языкового материала, усиливает
когнитивную составляющую обучения, при организации процесса обучения позволяет сместить
акцент с аудиторных занятий с преобладанием репродуктивно-тренировочных заданий на
самостоятельные поисково-познавательные виды деятельности с разной степенью учебной
автономии. Дисциплина «Деловой иностранный язык» относится к базовой части
профессионального цикла ОПП (М2). Общая трудоемкость дисциплины составляет 180 часов.
10. Целями освоения дисциплины «Теория пограничного слоя» являются получение знаний
закономерностей динамики пространственных нестационарных и установившихся течений
жидкостей и газа в рамках приближения пограничного слоя, как для ламинарного, так и
турбулентного режима движения. Владеть математическими методами описания автомодельных
решений уравнений пограничного слоя. Уметь использовать современные модели турбулентности
различного уровня сложности в профессиональной деятельности. Применять экономичные
численные методы для расчёта ламинарных и турбулентных пограничных слоев для решения
инженерных и фундаментальных задач. Дисциплина содержит: вывод уравнений Навье-Стокса;
уравнения пограничного слоя; температурные пограничные слои при несжимаемом и сжимаемом
течении; нестационарные пограничные слои; вопросы перехода ламинарной формы течения в
турбулентную; турбулентные пограничные слои без градиента и с градиентом давления при
несжимаемом и сжимаемом течении; вопросы свободной турбулентности; вопросы управления
пограничным слоем. Дисциплина «Теория пограничного слоя» относится к вариативной части
профессионального цикла ОПП (М2). Данная дисциплина входит в математический и
естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость дисциплины составляет 72 часа.
11. Целями освоения дисциплины «Эрозионное горение высокоэнергетических веществ»
являются получение знаний в области моделирования эрозионного горения высокоэнергетических
твердых топлив с учетом сопутствующих макрокинетических, теплофизических, газодинамических
процессов в технических устройствах. Дисциплина содержит: введение; эрозионные эффекты при
горении высокоэнергетических твердых топлив в энергетических установках и двигателях;
математические модели эрозионного горения твердых топлив с учетом турбулентного течения
обдувающего потока; методы численного решения системы уравнений математической модели;
результаты численного моделирования эрозионного горения высокоэнергетических веществ в
различных условиях. Дисциплина «Эрозионное горение высокоэнергетических веществ» относится к
вариативной части профессионального цикла ОПП (М2). Данная дисциплина входит в
математический и естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость дисциплины составляет 72
часа.
12. Целями освоения дисциплины «Механика гетерогенных потоков» являются получение
знаний по математическим методам описания нестационарных и установившихся течений
гетерогенных потоков и по постановкам задач и краевых условий механики гетерогенных потоков.
Дисциплина содержит: основные положения континуальной модели гетерогенных сред; уравнения
гидродинамики многофазных гетерогенных сред; движение отдельных частиц смеси в несущей фазе;
законы силового взаимодействия; движение пленок и пузырей; движение в закрученных потоках;
одномерное установившееся движение сжимаемой гетерогенной среды в трубах и каналах
переменного сечения; течение с коагуляцией и дроблением частиц; движение сжимаемой
гетерогенной среды в трубах; одномерное течение в сопле при наличии химических реакций и
конденсации; турбулентное движение гетерогенных сред; численные методы расчета параметров
течения гетерогенной среды; сравнительная характеристика континуальной и дискретно-траекторной
моделей. Дисциплина «Механика гетерогенных потоков» относится к вариативной части
профессионального цикла ОПП (М2). Данная дисциплина входит в математический и
естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость дисциплины составляет 72 часа.
13. Целями освоения дисциплины «Приложение теории турбулентности к техническим задачам и
природным явлениям» являются получение знаний по закономерностям гидродинамической
неустойчивости и возникновению турбулентности, владению математическими методами описания
нестационарных и установившихся турбулентных течений, способности использовать современные
модели турбулентности различного уровня сложности в профессиональной деятельности.
Дисциплина содержит: уравнения динамики жидкости и газа; гидродинамическая неустойчивость и
причины возникновение турбулентности в крупномасштабных течениях; математические методы
описания турбулентности; уравнения Рейнольдса и полуэмпирические теории турбулентности;
постановка граничных условий; турбулентность и ударные волны; современные методы
моделирования крупномасштабных турбулентных течений. Дисциплина «Приложение теории
турбулентности к техническим задачам и природным явлениям» относится к вариативной части
профессионального цикла ОПП (М2). Данная дисциплина входит в математический и
естественнонаучный цикл ОПП. Общая трудоемкость дисциплины составляет 72 часа.
14. Целями освоения дисциплины «Пакеты прикладных программ» являются получение знаний
для самостоятельного использования современных инженерных программных средств при
осуществлении расчетно-проектной, научно-исследовательской и производственно-технологической
деятельности, а также, ознакомление обучающихся с пакетами прикладных программ
предназначенных для решения задач механики жидкости и газа, и универсальным математическим
пакетам программ для проведения научных и инженерных расчетов. Дисциплина содержит:
современное специализированное программное обеспечение для решения задач механики сплошных
сред – основные виды, возможности, области применения; программный комплекс «FLUENT»,
предназначенный для решения задач механики жидкостей и газов; открытая интегрируемая
платформа «OpenFOAM» для численного моделирования задач механики сплошных сред; «Scilab» пакет прикладных математических программ, для проведения инженерных и научных расчётов.
Дисциплина «Пакеты прикладных программ» относится к вариативной части профессионального
цикла ОПП (М2). Данная дисциплина входит в математический и естественнонаучный цикл ОПП.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 72 часа.
Важное место в подготовке магистров отводится научно - исследовательской практике. На
физико-техническом факультете ТГУ ежегодно проводятся Всероссийские конференции молодых
ученых, в которых принимают активное участие магистранты. Материалы докладов публикуются в
сборнике трудов конференции. Большинство магистрантов факультета в соавторстве со своими
научными руководителями имеют публикации в научной печати и участвуют в региональных и
международных научных конференциях. Итоговая государственная аттестация включает подготовку
и защиту магистерской диссертации.
9. Перспективы научно-исследовательской деятельности в связи с развитием ТГУ и
потребностями Томского региона
На кафедре прикладной аэромеханики физико-технического факультета ведётся научноисследовательская работа в рамках хоздоговоров с Сибирским химическим комбинатом, проводимая
профессорами кафедры прикладной аэромеханики И.М. Васениным, А.В. Швабом и В.Г. Бутовым
совместно со своим учениками.
10. Перспективы профессиональной деятельности и трудоустройства.
Выпускники магистерской программы имеют возможность трудоустройства в подразделения
предприятий - стратегических партнеров Томского государственного университета:
РФЯЦ ВНИИТФ (г. Снежинск), РФЯЦ ВНИИЭФ (г. Саров),, ФНПЦ «Алтай» (г. Бийск) и др.,
лаборатории академических НИИ – Институт химической кинетики и горения СО РАН (г.
Новосибирск), ИПХЭТ СО РАН (г. Бийск), Отдел структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН
(г.Томск), ИПХФ РАН (г. Черноголовка), ИСМ РАН (г. Черноголовка), лаборатории НИИ ПММ ТГУ
и др.
Контактная информация
Декан ФТФ ТГУ, профессор Э.Р. Шрагер
(3822) 52-96-21
sher@ftf.tsu.ru
Зав. кафедрой прикладной аэромеханики,профессор
(3822) 52-97-34
И.М.Васенин