Зав.лабораторией, д.ф.-м.н.,профессор Смирнов Николай Николаевич

Ученый секретарь, к.ф.-м.н. старший научный сотрудник Тюренкова Вероника Валерьевна

Профессор, д.ф.-м.н. Киселёв Алексей Борисович

Профессор, д.ф.-м.н. Рыбакин Борис Петрович

Доцент, к.ф.-м.н. Смирнова Мария Николаевна

Доцент, к.ф.-м.н. Шамина Анастасия Александровна

Ведущий научный сотрудник, д.ф.-м.н. Малашин Алексей Анатольевич

Старший научный сотрудник, к.ф.-м.н. Скрылева Евгения Игоревна

Старший научный сотрудник, к.ф.-м.н. Стамов Любен Иванович

Старший научный сотрудник, к.т.н. Пастушков Павел Павлович

Старший научный сотрудник, к.ф.-м.н. Захаров Павел Петрович

Научный сотрудник, к.ф.-м.н. Зубков Александр Федорович

Научный сотрудник Михальченко Елена Викторовна

Младший научный сотрудник, к.ф.-м.н. Удалов Артём Сергеевич

Младший научный сотрудник Паремская Лусине Акоповна

Инженер Новов Денис Дмитриевич

Аспирант Манахова Анастасия Николаевна

Сотрудниками лаборатории проведены работы по математическому моделированию динамических процессов в многофазных средах с учётом физических и химических превращений. Получены приоритетные результаты по исследованию неравновесных переходных процессов в метастабильных средах. Разработана модель зажигания и горения турбулизованных пылевоздушных смесей, показано, что неоднородности в распределении горючей фазы понижают концентрационные пределы воспламенения гетерогенных смесей. Установлено, что при зажигании турбулизованных полидисперсных смесей может иметь место промежуточный режим «медленного воспламенения», при котором в зоне зажигания в течении латентного периода сохраняется постоянная повышенная температура, после чего происходит воспламенение, сопровождаемое дальнейшим повышением температуры. Решен ряд задач эволюции крупномасштабных облаков частиц и капель в турбулентной стратифицированной атмосфере в окрестности источников энерговыделения. Показано, что возникновение всплывающих тороидальных вихрей (термиков) в таких системах может происходить не только вследствие термогравитационной неустойчивости атмосферы, но и при однородной температуре газа может быть вызвано неустойчивостью при оседании тяжёлых пылевых частиц.

Сотрудниками исследованы процессы перехода горения в детонацию и разрушения детонационных волн под воздействием добавок ингибиторов, изучены аналогии волн вскипания перегретых жидкостей и волн горения и детонации. Выдвинуты и подтверждены гипотезы о ведущей роли неравновесных процессов в механизмах возникновения метастабильных состояний и распространения по ним самоподдерживающихся волн различных типов. Результаты исследований применены при решении проблем безопасности и взрывозащиты.

Теоретически и экспериментально изучены неравновесные процессы при капиллярной фильтрации жидкостей в пористых средах. Показано, что в условиях сильно пониженной гравитации неравновесная капиллярная пропитка носит фронтальный характер без существенной дисперсии, как это наблюдается в наземных условиях. Решён ряд новых задач нестационарного диффузионного горения, определена роль неравновесных эффектов в различных задачах испарения. Введён безразмерный критерий, характеризующий степень отклонения процесса от равновесного. Показано, что при использовании неравновесных моделей не наблюдается аномального возрастания скорости иcпарения при уменьшении радиуса капель и скорость оттока паров остается дозвуковой.

Разработанные модели механики многофазных сред привели к созданию методологии нового научного направления - фундаментальной экологии - включающего разработку математических моделей крупных природных и техногенных процессов и прогнозирование их взаимовлияния. В частности, разработанные модели позволили прогнозировать распространение техногенных и антропогенных загрязнений в грунтах, в приземных и верхних слоях атмосферы, в околоземном космическом пространстве.

Предложены физико-математические модели образования, взаимодействия и эволюции компонентов техногенных загрязнений в околоземном космическом пространстве, позволяющие осуществлять прогноз накопления «космического мусора» на низких околоземных орбитах. Результаты исследований позволили уточнить оценки времени до возможного начала экологической катастрофы – лавинного процесса саморазмножения космического мусора в результате соударений и фрагментации, а также уточнить характеристики цепного процесса саморазмножения техногенных загрязнений.

Ученые лаборатории волновых процессов разработали новую концепцию низкоплотной защиты из диссипативно-релаксационного материала, представляющего сотовую конструкцию, состоящую из большого числа контейнеров, наполненных газожидкостной смесью. Эффекты диссипации энергии при высокоскоростном ударе по газо-жидконаполненным контейнерам могут быть успешно использованы для защитных экранов, аккумулирующих и трансформирующих кинетическую энергию удара. Эффективность данной концепции была подтверждена результатами предсказательного вычислительного моделирования процессов высокоскоростного соударения фрагмента с жидко-наполненным тонкостенным контейнером. Ссылка

Получило развитие и направление, называемое в последнее время "вычислительной механикой". В частности, для решения задач динамики взаимодействия упругопластических сред в трехмерной и двумерной постановках, наиболее сложных для численного моделирования, был развит лагранжев конечно-разностный метод в направлении учета сложных граничных условий на контактных поверхностях (отрыв тел, восстановление контакта, скольжение с трением), перестройки расчетной сетки для явного выделения поверхностей разрушения во взаимодействующих телах. Дано полное обоснование процедуры "приведения напряжений на поверхность текучести", численно реализующей уравнения упругопластического течения, даны постановки и предложены численные методы реализации граничных условий на осях симметрии и в центре симметрии, введены специальные искусственные вязкости (тензорная, угловая, контурная) и т.д.

Для решения задач турбулентного течения многофазных полидисперсных сред с химическими реакциями и фазовыми переходами разработан эффективный численный метод, сочетающий эйлеров и лагранжев подходы для описания движения различных фаз, детерминистские и стохастические модели. Метод включает процедуры выделения представительных частиц, являющихся носителями свойств диспергированной фазы, прямого численного моделирования их стохастического блуждания в поле турбулентного течения, пересчёта воздействия на газовую фазу всего ансамбля дисперсных частиц по параметрам представительных частиц.

Выполнены работы по математическому моделированию движения автотранспортных потоков. Разработанная математическая модель, основанная на континуальном подходе механики сплошной среды, позволила определить условия движения, при которых реализуется максимальная пропускная способность автомагистрали, а также закономерности эволюции «подвижных пробок».

Сотрудниками лаборатории волновых процессов совместно с учеными кафедры газовой и волновой динамики и кафедры теории пластичности механико-математического факультета МГУ, кафедры высокопроизводительных вычислений МГУ и специалистами АО «НПО Специальных материалов» (г. Санкт Петербург) были разработаны методы вычислительного моделирования многомасштабных процессов, протекающих в материалах релаксационного типа, поглощающих энергию ударных волн. Особенностью процессов высокоскоростного соударения является наличие областей с существенно различными масштабами давлений (от сотен тысяч атмосфер в зоне контакта до нескольких атмосфер в других зонах), поэтому поведение материалов в различных зонах существенно отличается. Были разработаны модели материалов, позволяющие провести сквозное численное моделирование многомасштабных процессов.

Ученые лаборатории в сотрудничестве с преподавателями кафедры газовой и волновой динамики, кафедры теории пластичности, кафедры высокопроизводительных вычислений принимали участие в выполнении грантов и контрактов с последующим внедрением их результатов в Российских и зарубежных компаниях в области проблем компьютерного моделирования извлечения и транспортировки нефти (Schlumberger. CRDF, IFTI, ООО «Центр нефтяных технологий»), космических технологий и экспериментов в невесомости (Европейское космическое Агентство, ЦСКБ «Прогресс», ЦНИИМаш), компьютерного моделирования энергоустановок различных типов (МинАтом, КБХА, КАМАЗ), компьютерного моделирования проблем регулирования автотранспортных потоков и динамики дорожных покрытий (Правительство Москвы, Brussels Capital Region, Союздонии) и др. 
За последние годы сотрудниками лаборатории получены следующие патенты:

Патент № 2807130 от 28 декабря 2022 "Способ организации процесса сгорания в камере воздушно- реактивного двигателя". Авторы: Смирнов Николай Николаевич, Азатян Вилен Вагаршович, Никитин Валерий Федорович, Стамов Любен Иванович, Михальченко Елена Викторовна, Тюренкова Вероника Валерьевна, Скрылева Евгения Игоревна, Смирнова Мария Николаевна, Пестов Дмитрий Александрович, Шамина Анастасия Александровна;

Патент №2756881 от 6 октября 2021 "Способ вычислительного моделирования процессов газодинамики горения, протекающих в материальной среде, допускающей химические трансформации". Авторы: Бетелин Владимир Борисович, Смирнов Николай Николаевич, Никитин Валерий Федорович, Стамов Любен Иванович, Михальченко Елена Викторовна, Тюренкова Вероника Валерьевна;

Патент № 2670174 от 18 октября 2018 "Способ многомасштабного моделирования нелинейных процессов подземной гидродинамики". Авторы: Бетелин Владимир Борисович, Смирнов Николай Николаевич, Никитин Валерий Федорович, Стамов Любен Иванович, Михальченко Елена Викторовна, Тюренкова Вероника Валерьевна, Скрылева Евгения Игоревна.