«Наука в Сибири»
№ 36 (2871)
13 сентября 2012 г.
XVI МЕЖДУНАРОДНАЯ
А. Максимов, старший научный сотрудник
ИТПМ СО РАН
Конференция по методам аэрофизических исследований, проводимая Институтом теоретической и прикладной механики
им. С. А. Христиановича СО РАН в последние два десятилетия регулярно с интервалами в два года, имеет весьма богатую историю. Первая конференция, называвшаяся Всесоюзным симпозиумом по методам аэрофизических исследований, организованная ИТПМ АН СССР по инициативе заведующего экспериментальным отделом № 10 А. М. Харитонова, состоялась в июле 1976 года. Вполне естественно, что интенсивное расширение научно-исследовательских работ в области аэрогазодинамики
В работе VI конференции (ICMAR-92), проходившей с 31 августа по 4 сентября 1992 года в новосибирском Академгородке, впервые весьма широкое участие приняли известные американские учёные, а также специалисты по аэрогазодинамике из Англии, Германии, Индии, Италии, Китая и Польши. С этого момента конференция получила статус международной и стала называться International Conference on the Methods of Aerophysical Research (ICMAR). Её официальными языками были признаны русский и английский, а труды конференции стали издаваться на английском языке. Во время научных заседаний доклады начали сопровождаться синхронным переводом с русского на английский и с английского на русский.
Большинство конференций ICMAR проводилось в новосибирском Академгородке, но некоторые из них были выездными:
XII Международная конференция, проходившая с 28 июня по 4 июля 2004 года в Академгородке, была посвящена
Нынешняя,
Тематика XVI международной конференции ICMAR-2012 включала три основных направления:
— методы диагностики в аэрофизических исследованиях;
— методы вычислительной аэрогазодинамики: пакеты программ, проблемы моделирования и верификации;
— аэрофизические исследования в междисциплинарных задачах.
Работа проходила в восьми секциях: «Аэродинамические трубы, газодинамические установки и методы диагностики»; «Гидродинамическая устойчивость, турбулентность и отрыв»; «Вычислительная механика: пакеты программ, CFD-моделирование (Computation Fluid Dynamics)»; «Ударные волны и детонация»; «Методы аэрофизических исследований в перспективных технологиях» и «Многофазные течения». Кроме этого, в рамках
За пять дней весьма плотной работы в общей сложности было доложено 296 докладов, включая шесть приглашённых общих пленарных, 15 пленарных и 267 устных докладов, представлено восемь стендовых докладов. (Такое малое количество стендовых докладов объясняется тем, что впервые всем участникам данной конференции оргкомитетом была предоставлена возможность представить свои материалы в виде устных докладов). Благодаря близкому расположению зданий КФУ и Казанского научного центра РАН, в конференц-зале которого проходили заседания секции многофазных течений под председательством члена-корреспондента РАН Д. А. Губайдуллина, организаторам конференции удалось наладить успешную параллельную работу сразу пяти секций и уложиться в пять дней.
 |
| Корпус № 2 КФУ — место работы большинства секций ICMAR-2012. |
Следует также отметить, что на успешной работе весьма благоприятно сказалось и близкое расположение гостиниц «Хаял» и «Ибис», где разместилось большинство приезжих участников, от основного места проведения научных заседаний — высотного корпуса № 2 КФУ, возведенного в начале
Открытие конференции ICMAR-2012 состоялось в 9 часов утра 20 августа в историческом актовом зале главного корпуса КФУ. Это огромное длинное здание Казанского Императорского университета, знаменитое своими высокими колоннами на фасаде, было возведено архитектором П. Г. Пятницким в
 |
| Участники ICMAR-2012 перед фасадом главного корпуса КФУ. |
Торжественное мероприятие началось с приветствий участников конференции и пожеланий им успешной работы представителями правительства Республики Татарстан, Казанского научного центра РАН, Казанского федерального университета и заместителя председателя СО РАН, председателя
 |
| Два выдающихся выпускника Казанского университета — академик В. М. Фомин и профессор Ю. Г. Коноплев, сумевшие достойно выстоять в борьбе за сохранение науки и образования в труднейшие для России |
Сразу же после торжественного открытия в этом же вместительном актовом зале прозвучали три основных пленарных доклада. Первым с обстоятельным докладом под названием «Механика в Казанском университете за два века», подготовленном совместно с профессором Ю. Г. Коноплевым, ректором КФУ в
Особый интерес у присутствующих и острые дискуссии вызвал доклад под названием «Пузырёк, океан, климат, глобальный кризис», затронувший широкий круг острых проблем, возникших на пути развития человечества к началу XXI века. Этот почти часовой доклад весьма эмоционально был представлен академиком Р. И. Нигматулиным, директором Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН. В последнее время среди простых людей, а также и многих учёных особый интерес вызывает вопрос о резком изменении климата на Земле за последние несколько десятилетий. Тщательный сбор информации и подробный анализ полученных данных, которые подчас весьма противоречивы, привел Роберта Искандровича к весьма неутешительным для нас выводам.
 |
| Выступление академика Р. И. Нигматулина с пленарным докладом. |
За последние сотни миллионов лет климат Земли неоднократно менялся в весьма широких пределах, от сильной засухи с опустыниванием значительной части суши до похолоданий с оледенением почти половины земной поверхности, от падения уровня Мирового океана на десятки метров до его подъёма почти на сотню метров. Такие катаклизмы природы каждый раз приводили к вымиранию и исчезновению многих видов животных и растений, иногда до их половины и даже больше, но всё это происходило за достаточно длительный промежуток времени, за многие сотни, тысячи и даже миллионы лет. Хотя за последние несколько десятилетий рост средней температуры у поверхности Земли, как уверяют учёные, не превышает одного градуса по Цельсию, происходит он по геологическим масштабам весьма быстро. Уже к настоящему времени этот процесс привел к сильному таянию полярных шапок и почти полному исчезновению многих ледников, существовавших до этого в течение многих столетий. Если это явление будет развиваться столь стремительно и дальше, то вскоре подъём уровня Мирового океана достигнет нескольких метров, что приведет к затоплению территорий многих прибрежных государств, а также к полному погружению большого количества островов под воду.
Что же касается пузырьков газа, то, как удалось выяснить, при их схлопывании наблюдается резкий рост давления и температуры, достигающий в определенных условиях миллионов атмосфер и градусов, но только внутри микроскопического объёма. Как считает Р. И. Нигматулин, это интересное явление вполне применимо для реализации реакции термоядерного синтеза, сопровождающейся выделением огромного количества энергии.
По мнению Роберта Искандровича, с чем вполне можно согласиться даже без особых знаний законов развития экономики, современная Россия пытается решить свои многочисленные проблемы совершенно неверными способами. Вместо того чтобы более равномерно распределять доходы от продаж нефти и газа среди населения страны и тем самым повышать доходы и покупательную способность среднего класса, руководство государства до сих пор уповает на добровольные инвестирования олигархов на развитие экономики России. Опыт последних десятилетий показывает, что им гораздо выгодней и безопасней вывезти свои баснословные барыши за пределы страны, инвестируя их в развитие экономик других государств, а не своей родины. Если не принять срочные меры по исправлению сложившейся ситуации, вскоре рост ВВП резко замедлится, и экономику России ждёт неминуемый крах. Как уверяет Р. И. Нигматулин, для обеспечения роста ВВП средняя зарплата россиян должна быть равной стоимости не 500 литров бензина, как сейчас, а 2000 литров, как в нормально развивающихся странах. При этом для сбалансированной экономики литр бензина должен стоить не 30, а всего 15 рублей. На опыте анализа законов развития мировой экономики учёный доказывает, что реальные инвестиции в промышленность может обеспечить только достаточно высокая покупательная способность среднего класса, составляющего основную часть населения страны, для чего необходима правильная ценовая политика и целенаправленные усилия руководителей государства.
Если выступление академика Р. И. Нигматулина касалось проблем развития всего человечества, то основная канва доклада академика В. М. Фомина «Газодинамика органов дыхания» была посвящена рассмотрению вопросов сохранения здоровья конкретного человека. Василий Михайлович представил богато иллюстрированный, совершенно свежий материал, полученный в ходе комплексных расчетно-экспериментальных исследований, выполненных совместно с медиками на стыке газодинамики и медицины.
Бурное развитие вычислительной техники и знание законов движения газов позволило специалистам ИТПМ СО РАН составить специальные программы, позволяющие численными методами смоделировать процессы дыхания конкретного человека в зависимости от параметров его носоглотки и трахеи, а затем сравнить полученные расчётные данные с реально измеренными характеристиками. Хотя первоначально медики сильно сомневались в возможности получения реальных параметров течения воздуха во время дыхания расчётным путем, к их удивлению, а также и к радости вычислителей, экспериментальные и расчётные данные оказались весьма близкими.
Проведенная совместная работа со временем позволит без ущерба для здоровья пациента выполнять сложные операции по устранению дефектов носоглотки, приводящих к практической инвалидности человека. Ранее такие операции выполнялись только по наитию и сильно зависели от опытности хирурга, поэтому нередко оказывались бесполезными или даже вредными. Теперь появляется реальная возможность на основе полученных томографических снимков смоделировать математическими методами истинную форму дыхательного тракта конкретного человека и при необходимости определить наиболее оптимальный путь исправления внутренних перегородок его носоглотки хирургическим путём для обеспечения нормального дыхания, и только после этого проводить саму операцию.
Не менее обнадёживающие перспективы открывают и расчёты движения крови по кровеносным сосудам, что со временем может привести к отработке методик доставки миниатюрных капсул с лекарством к конкретному больному участку человеческого тела. Такие методики позволили бы резко сократить дозы лекарственных препаратов (в особенности, сильно ядовитых и опасных, например, при лечении раковых опухолей), устраняя тем самым побочные вредные действия лекарств на организм человека или животных. Конечно же, как подчеркнул Василий Михайлович, проводимые совместно с медиками научные исследования ещё далеки от завершения и требуют дальнейших усилий, но полученные результаты вызывают оптимизм по поводу достижения конкретных окончательных результатов, которые уже могут быть предложены для их внедрения в повседневную медицинскую практику.
Начальник отделения ЦИАМ д.ф.-м.н. А. Н. Крайко в своем большом докладе, посвященном общей теории осесимметричных конических течений, подробно рассмотрел многие классические задачи отражения стационарных ударных волн от оси симметрии. В заключение своего доклада Александр Николаевич заметил:
— Занятие классическими задачами открывает новые особенности и особую красоту тех решений, которые изучали классики, но до конца так и не изучили. Это дает нам очень большой стимул и вдохновение для дальнейшей работы, которые очень полезны для науки, особенно в наше время...
Главный научный сотрудник РФЯЦ-ВНИИТФ, д.ф.-м.н. В. Ф. Куропатенко в своём докладе под названием «Скорость звука в многокомпонентной среде» тщательно проанализировал имеющиеся методы вычисления её величины для сложных смесей. Решение рассматриваемой задачи усложняется чаще всего неизвестностью точных теплофизических и других характеристик самой смеси и её некоторых компонентов при малых изменениях концентраций в ту или сторону. Валентин Фёдорович указал на способы обхода возникающих при решении данной задачи трудностей и показал возможность определения величины скорости звука в сложной смеси газов, плазмы или многофазной среде при использовании минимального количества упрощающих используемые уравнения допущений.
Доклады, прозвучавшие на заседаниях большинства секций
Проблемы создания гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА), летающих со скоростями М > 5 (число Маха М является отношением скорости полёта к скорости звука в данной среде), то есть выше 6000 км/час, рассматривались практически на всех конференциях ICMAR. Гиперзвуковые скорости стали реальностью уже к середине
Первыми широко известными экспериментальными гиперзвуковыми аппаратами, предназначенными для полётов в верхних слоях атмосферы, были американские
В настоящее время основной идеей создания ГЛА является использование не ракетных, а более экономичных прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД), использующих в качестве окислителя, как и обычные ВРД пассажирских самолетов, кислород атмосферы. Идея создания ГПВРД, основанного на сжигании горючего в камере сгорания в сверхзвуковом потоке, была независимо окончательно сформулирована советским ученым-конструктором Е. С. Щетинковым и американцем итальянского происхождения Антонио Ферри уже в 1957 году, но воплотить её в реальную конструкцию не удалось до сих пор. За последние полвека рассматривалось множество проектов различных воздушно-космических систем, включающих в свой состав ГЛА (английский «Хотол», немецкий «Зенгер» и т.д.), но ни одна из них так и не вышла даже из стадии эскизного проектирования. Как оказалось, разработка ГЛА наталкивается на очень сложные проблемы создания гиперзвуковой ПВРД (ГПВРД или Scramjet), а также обеспечения теплозащиты планера со значительной несущей поверхностью.
В
В настоящее время основной трудностью создания ГПВРД считается проблема обеспечения достаточной тяги при гиперзвуковых скоростях полёта. Эта проблема связана с тем, что при сверхвысоких скоростях торможение потока в ударных волнах на входе в воздухозаборник происходит с большими потерями энергии. К тому же, во внутреннем тракте самого двигателя при сверхзвуковой скорости потока сложно обеспечить быстрое перемешивание горючего, в частности, водорода, с воздухом для повышения полноты сгорания и получения достаточной для полёта тяги.
О сложностях разработки ГПВРД свидетельствуют и проблемы с американскими экспериментальными демонстраторами ГЛА под индексом
В ходе заседаний минисимпозиума тщательно были рассмотрены многие проблемы, стоящие на повестке дня перед учеными и разработчиками ГЛА. При обсуждении некоторых вопросов мнения участников данного представительного совещания были далеко не единодушны, но все учёные были согласны, что имеющиеся проблемы являются весьма серьезными и требуют комплексных исследований и сосредоточения для этого значительных сил и средств. Вероятно, самым оптимистичным среди выступавших казался ведущий научный сотрудник ИТПМ СО РАН В. И. Звегинцев, который ещё в 1978 году сумел экспериментально показать возможность получения при гиперзвуковых скоростях полёта положительной тяги, значительно превышающей аэродинамическое сопротивление самого аппарата. Перед закрытием минисимпозиума академик В. М. Фомин твёрдо высказался за регулярные встречи специалистов по данной тематике, на каждой из которых необходимо рассматривать конкретную, наиболее актуальную на данный момент проблему.
По давно уже сложившейся традиции, для участников
Все дни работы конференции в перерывах между заседаниями научных секций шли непрерывные дискуссии, взаимные знакомства и обсуждения планов возможного сотрудничества для решения тех или научно-технических проблем. Конференция
 |
| Представители оргкомитета ICMAR-2012 (слева направо): В. А. Лебига, А. Д. Косинов и А. А. Маслов (ИТПМ СО РАН). |
Как признался в своем кратком интервью специалист в области многофазных сред профессор Ш. Х. Зарипов, хотя Казанский университет имеет богатый опыт проведения разных научных мероприятий, они впервые столкнулись с такой представительной международной конференцией. Шамиль Хузеевич честно признался, что если бы они заранее представляли, какой объём организационных забот их ждет, может, и не взялись бы за это весьма хлопотное дело.
Для близкого знакомства и уточнения порядка предстоящих работ задолго до начала конференции в Казани состоялась встреча основных представителей новосибирского и местного оргкомитетов
Ш. Х. Зарипов подчеркнул, что он благодарен руководству КФУ за предоставление аудиторий, компьютерной и мультимедийной техники, а также транспорта для доставки участников конференции из аэропорта и железнодорожного вокзала. Шамиль Хузеевич от имени оргкомитета
Во время разговоров и интервью многие участники прошедшего научного форума подчеркнули прекрасную организацию данной конференции и выразили свои пожелания по дальнейшему улучшению работы будущих встреч ICMAR. Например, ведущий специалист ЦАГИ,
— Самое главное, на конференции много молодых учёных. Наверное, это главное достижение ICMAR и науки в Сибири в частности, где удалось сохранить стремление молодежи посвятить себя науке. Продолжая традиции, можно было бы расширить географию проведения следующих конференций, например, организовать следующую на Урале, чтобы содействовать развитию местной науки, а также способствовать увеличению представительства ученых из европейской части страны, — сказал Игорь Иванович.
Будучи членом редколлегии «Журнала по механике жидкости и газа» (МЖГ) и «Учёных записок ЦАГИ»,
И. И. Липатов настоятельно рекомендовал многим авторам присылать свои работы для публикаций в этих журналах. Он высказался за представление конференцией в будущем рекомендаций к публикации наиболее интересных докладов, что особенно важно для молодых учёных. (В связи с этим можно заметить, что из 57 докладов, сделанных молодыми учёными на
Генеральный директор и главный конструктор ОАО «НИПГС» холдинговой компании «Ленинец», профессор А. Л. Куранов также особо подчеркнул, что конференция очень представительна как по уровню докладов, так и по уровню её участников. Александру Леонидовичу особенно понравился деловой характер работы минисимпозиума, направленного на соединение академической науки с задачами, стоящими сегодня перед промышленностью. Он отметил, что ИТПМ СО РАН обладает прекрасными экспериментальными установками и во многих исследованиях не только конкурирует, но местами даже опережает ЦАГИ по некоторым направлениям.
— Если академику В. М. Фомину удастся объединить усилия разных организаций нашей огромной страны для решения конкретной задачи и добиться создания единого руководства по рассматриваемой проблематике, — сказал А. Л. Куранов, — несомненно, работа будет идти более целеустремлённо и плодотворно.
Ведущий специалист по двухфазным течениям профессор Балтийского государственного технического университета «Военмех»
им. Д. Ф. Устинова Ю. М. Циркунов, отметив чрезвычайно высокий уровень организации конференции и очень благожелательную обстановку, выразил свое искреннее восхищение спонсорами, оказавшими содействие проведению конференции
Руководитель газодинамической лаборатории из Штутгарта доктор Уве Гайсбауэр свои мысли о конференции
— Я уже много лет участвую в конференциях ICMAR, с 2000 года, и для меня это всегда большое удовольствие — встречаться с учёными, особенно когда они собираются со всей России. На самом деле, это уникальная возможность, недоступная на других конференциях. Для меня лично особенно важно поддерживать эти контакты, поскольку наше сотрудничество не ограничивается только этой конференцией. На протяжении уже 21 года мой институт, Институт аэро- и газодинамики при Штутгартском университете, тесно сотрудничает с ИТПМ СО РАН в Новосибирске. В последние годы это сотрудничество становится всё более тесным, я провожу в России четверть года или даже больше, приезжая по самым разным поводам, так что ощущаю себя практически уже сотрудником ИТПМ, если мне позволено будет так выразиться.
У нас насчитывается более 20 совместных проектов, финансируемых из разных источников, а именно, Немецким фондом финансирования исследовательской работы, Фондом Фольксваген (Volkswagenstiftung), Российским фондом фундаментальных исследований и т.д. Диапазон работ, выполненных нами совместно, довольно велик, а что касается публикаций, их даже трудно сосчитать. Кроме того, расширяются личные контакты, потому что вначале мы были только коллегами, но постепенно стали ещё и близкими друзьями. Для меня огромное удовольствие приехать сюда и чувствовать себя практически как дома. Так что могу сказать, что для меня эта конференция, организованная учёными ИТПМ СО РАН — мероприятие, обязательное для посещения каждые два года.
Можно не сомневаться, что большинство участников конференции
Автор выражает свою искреннюю благодарность академику В. М. Фомину, исполнительному директору Международного центра аэрофизических исследований ИТПМ СО РАН д.т.н. В. А. Лебиге, заведующему лабораторией волновых процессов в сверхзвуковых течениях
Фото автора
стр. 6-7, 11