Научная школа на первоначальном этапе состояла из специалистов других университетов, которые, перейдя работать в ЮУрГУ на новую кафедру вычислительной механики, продолжили свои исследования в данном направлении совместно со специалистами Российского федерального ядерного центра Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е.И. Забабахина в Снежинске и Государственного ракетного центра имени академика В.П. Макеева.
Десять лет назад данное направление возглавил доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой вычислительной механики, член Российского национального комитета по теоретической и прикладной механике Юрий Михайлович Ковалёв.
Профессор Ковалёв – выпускник Томского государственного университета. Автор более 120 научных публикаций и сотни научно-технических отчетов по грантам и контрактам с РФФИ, МНТЦ, РФЯЦ – ВНИИТФ, АО «ГРЦ имени В.П. Макеева» и других организаций. Под его руководством защищено восемь кандидатских диссертаций. Юрий Михайлович участвовал в решении многих практических задач, связанных, в частности, с подводным стартом, изучением конвективных течений в замкнутых объемах, расчетами тепловлажностных режимов. Сейчас ученый руководит магистерской программой «Физическая и химическая механика сплошных сред», в рамках которой ведется целевая подготовка специалистов для РФЯЦ – ВНИИТФ имени академика Е.И. Забабахина.
Область научных исследований профессора Ковалёва – математическое моделирование многокомпонентных многофазных сред для быстропротекающих процессов и построение уравнений состояний.
Под его руководством в рамках контрактов с АО «ГРЦ имени В.П. Макеева» реализованы проекты: «Расчетное определение аэродинамических характеристик динамических объектов при воздействии ударной волны с учетом взаимодействия со струями двигателя», «Расчетная оценка силового и теплоэрозионного взаимодействия гетерогенных потоков с элементами поверхности изделий в полёте», «Расчетная оценка влияния тепловлажностных режимов на теплофизические характеристики неметаллических материалов изделия при эксплуатации и хранении в период гарантийного срока, срока службы», «Численное моделирование интегральных и распределенных аэродинамических характеристик подвижных объектов при до-, транс- и сверхзвуковых скоростях движения», «Математическое моделирование аэрогазодинамических нагрузок на подвижные объекты и стартовый комплекс при раскупорке ТПК».
Создание научного направления «Математическое моделирование многокомпонентных многофазных сред для быстропротекающих процессов (механика)» могло и не состояться, если бы не поддержка академика РАН, Героя Социалистического Труда, специалиста в области атомной науки и техники, исследований физики взрыва и высоких плотностей энергии, одного из создателей ядерных зарядов и ядерных взрывных устройств Бориса Васильевича Литвинова со стороны Российского федерального ядерного центра Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е.И. Забабахина и Первого заместителя Генерального конструктора, Героя Социалистического Труда, специалиста в области разработки ракетной техники Владимира Леонидовича Клеймана со стороны Государственного ракетного центра имени академика В.П. Макеева.
– Мы объединили усилия и стали работать под задачи, которые были интересны и Ядерному центру и Государственному ракетному центру: разрабатывать математические модели многокомпонентных многофазных сред для быстропротекающих процессов – поясняет Юрий Михайлович. – Это актуальное направление, так как в природе нет чистых веществ, везде есть примеси. Нам необходимо создать такую математическую модель, которая бы учитывала поведение и влияние примесей на характеристики течения при соответствующих высоких давлениях. Это была основная задача, которая оказалась актуальной и для Государственного ракетного центра имени академика В.П. Макеева.
В настоящее время учёные ЮУрГУ продолжают активно сотрудничать с Федеральным ядерным центром по данному направлению.
– Изначально в коллективе, работавшем по данной проблеме, было шесть человек. Потом стали подрастать молодые кадры. Часть специалистов из Ядерного центра остались работать в вузе по совместительству. Сотрудники активно защищали диссертации, – рассказывает профессор Ковалёв. – Работал в данном направлении ныне покойный Валентин Фёдорович Куропатенко – крупный учёный атомной отрасли, специалист в области высокоточных моделей поведения сплошных сред и методов математического моделирования динамических процессов в них; доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации.
Валентин Фёдорович развивал теорию многокомпонентных многоскоростных многофазных течений, выступал с докладами на международных и российских конференциях, работал с молодыми сотрудниками. Продолжая читать лекции в ЮУрГУ, он выпустил две монографии: «Модели механики сплошных сред» и «Основы численных методов механики сплошной среды» в соавторстве с Еленой Сергеевной Шестаковской.
– Это направление активно развивается. Ребятам, которые у нас проходят обучение, мы стараемся демонстрировать перспективы научного роста и повышения квалификации. Любой процесс представляется в виде модели. Затем учёные должны формализовать математическую модель, то есть исследовать её, установить ее свойства, характеризующие в конечном счете свойства моделируемого объекта. Потом анализируются результаты и проводится соответствующий эксперимент, – поясняет профессор Ковалёв. – Есть множество задач, которые могут быть решены путём математического моделирования. Например, когда в области упал метеорит, мы активно участвовали в моделировании процессов его взаимодействия с Землёй. Потому что даже обычное здание можно представить в виде некоторой многофазной среды, в которой распространяется ударная волна и воздействует на неё. Также можно моделировать взрывные процессы в шахтах и решать другие актуальные задачи.
И добавляет: «Выпускникам программы бакалавриата предлагаем пройти двухступенчатую магистратуру: первый год студенты обучаются на базе ЮУрГУ, а второй – на базе Федерального ядерного центра, где потом, при желании, остаются работать и продолжают заниматься наукой».
Среди сотрудников кафедры, активно занимающихся математическим моделированием можно отметить: профессора Виктора Сергеевича Сурова, профессора Марину Васильевну Плеханову, доцентов Наталию Леонидовну Клиначеву и Елену Сергеевну Шестаковскую.
Вместе с учёными ЮУрГУ работают специалисты из Белоруссии и Германии. С последними представители научной школы трудятся над направлением, связанным с вопросами теплообмена в «Токамаках» – установках для удержания плазмы магнитным полем с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого процесса.
Представители школы регулярно принимают участие в международных научных конференциях и форумах, выигрывают гранты Международного научно-технического центра, ежегодно выполняют план по публикациям в международных базах данных Web of Science и Scopus.