Пленарные доклады

В.Е. Фортов, д.ф.-м.н., профессор, академик РАН, Академик-секретарь Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, Москва

Механические методы изучения уравнений состояния вещества в экстремальных условиях

Аннотация: Свойства сильно сжатого и разогретого вещества при экстремально высоких давлениях и температурах является научной основой новых энергетических, ядерных технологий, оборонных и космических приложений. Эти знания формируют наши базисные мировоззренческие представления о структуре и эволюции Вселенной. В докладе проанализированы экспериментальные методы генерации и диагностики экстремальных состояний вещества, основанные на подходах и методах современной механики. Речь идет о сжатии и необратимом разогреве исследуемого вещества во фронте мощных ударных волн и волн разгрузки Римана, генерируемых высокоскоростным ударом, волнами детонации, химическими ВВ, мощным лазерным, рентгеновским и корпускулярным излучением, а также другими методами. Диагностика возникающих состояний вещества с ультравысокими концентрациями энергии основана на решении «обратной» задачи механики, позволяющем осуществить термодинамические измерения на основе высокоскоростной регистрации кинематических параметров ударных волн, а также волн адиабатического расширения и сжатия. Обсуждаются современные термодинамические, механические, полуэмпирические и компьютерные модели твердого тела и сильно сжатой плазмы в области экстремальных давлений и температур, а также ультравысоких скоростей деформирования и разрушения.

Х. Альтенбах, д.т.н., профессор, Университет Магдебурга им. Отто фон Герике, Германия

Соавтор: М. Асмус (Магдебург, Германия)

Теории слоистых структур, в том числе сэндвичей

Аннотация: Фотоэлектрические преобразователи представляют собой многослойные структуры. Простейшая модель таких структур основана на предположении, что они состоят из двух толстых и жестких внешних пластинок, между которым заключена очень тонкая и мягкая прослойка. Будет показано, что использование теории эквивалентного слоя дает неудовлетворительные результаты расчетов слоистых структур по сравнению с экспериментами. Будет представлена теория, основанная на отдельном описании каждого слоя. Приведены некоторые результаты моделирования, которые демонстрируют лучшее согласие с экспериментами.

И.Ш. Ахатов, д.ф.-м.н., проф., член-корреспондент АН РБ, Сколковский институт науки и технологий, Москва

Механика в перспективных производственных технологиях: как сделать технологию лучше?

Аннотация: Для повышения качества и надежности деталей и конструкций, сокращения времени изготовления изделий в промышленности используются высокие технологии. По существу, применение передовых производственных технологий является драйвером индустрии в сторону низкого энергопотребления, миниатюризации, высокой точности и мультифункциональности. Доклад состоит из двух частей. В первой части дается информация о Сколковском институте науки и технологий (Сколтех) и Центре проектирования, производственных технологий и материалов (CDMM). Будут вкратце охарактеризованы ключевые направления исследований и образования: композитные материалы и структуры (изготовление композитов, механические испытания и аттестация, моделирование); аддитивное производство (3D печать, термическое напыление); цифровое проектирование (жизненный цикл изделий, цифровое предприятие Siemens PLM); микро- и наномеханика. Во второй части рассмотрены несколько проблем механики применительно к передовым производственным технологиям: напыление аэрозольной пушкой (Aerosol Beam Direct-Write), капиллярная печать (Capillary-Based Printing), RTM-формование (Resin Transfer Molding), акустическая манипуляция пузырьками в жидкости, графеновые нанопузырьки.

А.Г. Баиндурашвили, д.м.н., профессор, академик РАН, С.-Петербург

Инновационные технологии в детской травматологии и ортопедии

Аннотация: Представлены статистические данные детей с повреждениями опорно-двигательной системы и ортопедическими заболеваниями в регионах Российской Федерации. Проведен анализ причин и факторов, влияющий на данные показатели. Представлены результаты лечения детей с обширными и критическими глубокими ожогами с применением клеточных технологий. Отражен алгоритм оказания помощи и тактика хирургического лечения детей с тяжелыми переломами позвоночника и повреждением спинного мозга в структуре комплексного лечения с использованием неинвазивной стимуляции спинного мозга. Представлены результаты лечения детей с повреждениями опорно-двигательной системы с применением микрохирургических технологий. Отражены отдаленные результаты оперативного лечения детей с заболеваниями тазобедренного сустава, патологией стопы и нижних конечностей, кисти и верхних конечностей, деформациями и заболеваниями позвоночника, поражениями скелета на фоне артрогрипоза и ДЦП, нейроортопедическими проблемами.

А.А. Иноземцев, д.т.н., профессор, член-корреспондент РАН, АО «ОДК-Авиадвигатель», Пермь

Задачи механики в авиационном двигателестроении

Аннотация: Рассмотрены задачи механики в области газовой динамики (CFD), тепломассообмена, горения и прочности, успешно решенные при создании авиационного двигателя пятого поколения ПД-14 для магистрального самолета МС-21. Примерами наиболее сложных проблем являются обеспечение непробиваемости корпуса вентилятора, обеспечение стойкости лопаток к попаданию посторонних предметов, сопряжённое аэродинамическое и тепловое моделирование, исследование механических свойств конструкционных материалов и др. В докладе также дан обзор прикладных научных задач авиадвигателестроения на ближайшую перспективу, связанных с созданием семейства авиационных двигателей большой тяги в диапазоне 25…50 тс, и дальнесрочную перспективу.

В.А. Левин, д.ф.-м.н., профессор, академик РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, ИАПУ ДВО РАН, Владивосток

Соавторы: И.С. Мануйлович, В.В. Марков (Москва). Многомерные течения с детонацией в энергетических установках

Аннотация: Представлены результаты теоретического исследования проблем инициирования, распространения, стабилизации и многомерной структуры газовой детонации. Численно рассмотрены задачи о формировании двумерной и трехмерной ячеистой детонации, спина и его устойчивости при переходе в канал большего или меньшего диаметра. Изучен процесс инициирования детонации без объемного подвода энергии извне, а лишь за счет кинетической энергии сверхзвукового потока горючей смеси или ее взаимодействия с непроницаемыми стенками. Для ряда конкретных конфигураций области течения получены условия возникновения самоподдерживающейся детонации. Исследованы течения с вращающейся волной детонации в камерах сгорания двух типов. Приведены данные по процессам, в которых в качестве горючей смеси используется смесь пропана или метана с окислителем. Расчеты проводятся на оригинальном отечественном вычислительном комплексе с современным интерфейсом, фактически являющемся виртуальной экспериментальной установкой, в которой могут быть реализованы математические модели и вычислительные алгоритмы различной степени сложности. Работа поддержана грантом Министерства образования и науки РФ (договор №14.G39.31.0001 от 13.02.2017 г.) и грантами РФФИ (№ 16‑29‑01092 и № 18‑01‑00883).

И.И. Липатов, д.ф.-м.н., профессор, член-корреспондент РАН, Жуковский

Соавторы: А.М. Липанов (Москва), С.Н. Карсканов (Ижевск)

Физические и математические модели бафтинга

Аннотация: Численно исследуется явление возникновения скоростного бафтинга при обтекании профиля NACA0012 трансзвуковым потоком. Предлагается математическая модель, основанная на алгоритмах высокого порядка аппроксимации, позволяющая рассчитывать нестационарные отрывные течения. Модель базируется на интегрировании квазигидродинамических уравнений. Проводится параметрическое исследование обтекания профиля высокоскоростным потоком вязкого газа в зависимости от угла атаки. Анализируются как мгновенные, так и осредненные картины течения. Получены распределения пульсационных характеристик течений при различных углах атаки. Выявляются закономерности возникновения отрыва пограничного слоя, определено влияние скачков уплотнения на характер течения вблизи поверхности профиля. Определяется критический угол атаки, при котором начинает иметь место скоростной бафтинг.

Н.И. Макаренко, д.ф.-м.н., профессор, Новосибирск

Соавторы: Ж.Л. Мальцева (Новосибирск), Е.Г. Морозов, Р.Ю. Тараканов (Москва).

Стратифицированные течения и внутренние волны в глубоководных разломах и каньонах Атлантики

Аннотация: Доклад посвящен обзору результатов совместных исследований, проводившихся учеными Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН и Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. В 2009-2018 гг. выполнена большая серия натурных измерений на научно-исследовательских судах «Академик Иоффе» и «Академик Сергей Вавилов» в группе разломов Срединно-Атлантического хребта. Эти разломы являются естественными каналами, обеспечивающими перенос глубинных холодных вод антарктического происхождения из западной Атлантики в восточные бассейны океана. Внутренние волны играют важную роль в таких течениях, поскольку их обрушение способствует интенсификации перемешивания придонных слоев (на глубинах до 5000 м) с менее холодными вышерасположенными слоями. Для описания волновых процессов в придонных течениях разработаны новые математические модели нелинейных длинных волн с дисперсией, учитывающие аномально слабую стратификацию морской воды в глубоководных условиях. Согласно данным моделям волновые режимы реализуются вблизи границы зоны сдвиговой неустойчивости Кельвина-Гельмгольца, что объясняет механизм образования экстремально длинных вихревых серий в придонных расслоенных течениях, наблюдавшихся в экспедиционных исследованиях.

Р.Р. Мулюков, д.ф.-м.н., профессор, член-корреспондент РАН, Уфа

Исследования учёных Республики Башкортостан в области теоретической и прикладной механики

Аннотация: Сделан обзор результатов исследований ученых-механиков Республики Башкортостан в области теоретической и прикладной механики. Рассмотрены достижения в области газо- и гидродинамики, в том числе модели течения газов в газоперекачивающих агрегатах и жидкостей в трубопроводах. Традиционно большое внимание в исследованиях уделяется проблемам разработки газовых и нефтяных месторождений, транспортировки углеводородов. На высоком мировом уровне работает Центр микро- и наномасштабной динамики дисперсных систем БашГУ. Решаются фундаментальные задачи механики деформируемых тел, в том числе механики разрушения, оценки трещиностойкости элементов конструкций, геометрически нелинейных задач теории оболочек, моделирования технологических процессов. Важным достижением в физике и механике материалов является разработка деформационных методов наноструктурирования материалов, в настоящее время получивших всемирное признание и применение.

М.М. Хасанов, д.т.н., профессор, почетный академик АН РБ, С.-Петербург

Проблемы механики в нефтегазодобывающей промышленности

Аннотация: В докладе рассмотрен ряд задач теоретической и прикладной механики, возникающих на этапах разведки и эксплуатации газовых и нефтяных месторождений. Одной из них является задача возникновения и роста гидравлических трещин в зависимости от напряженно-деформируемого состояния пласта и технологических параметров закачки жидкости. Также в докладе показана задача комплексного моделирования процессов разрушения слабосцементированных пород в прискважинной зоне и дальнейший транспорт твердых частиц по скважине. Рассмотрен метод полноволнового моделирования процесса распространения сейсмических волн в геологических средах. Возможность его применения для высокоточного описания геометрии слоистых сред и необходимости использования высокопроизводительных вычислительных систем для построения моделей реалистичного масштаба. Отмечено, что в всех рассмотренных примерах есть большое количество нерешенных задач и их эффективное решение возможно при взаимодействии отраслевого и научного сообществ.

М.Э. Эглит, д.ф.-м.н., профессор, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва

Соавтор: А.Е. Якубенко (Москва).

Математическое моделирование природных склоновых потоков

Аннотация: В докладе обсуждаются проблемы математического моделирования склоновых потоков, таких как снежные лавины, сели, оползни, потоки лавы, а также подводные потоки, несущие твердый материал и возникающие на дне морей. Представлены математические модели двух типов, отличающиеся уровнем сложности и детализации описания процессов, которые разрабатывались исследователями Московского университета, в частности, авторами доклада. Приведены примеры использования математических моделей для построения аналитических решений, расчета конкретных потоков, исследования влияния реологических свойств движущейся среды, захвата склонового материала и турбулентности.