23 Конгресс по теоретической и прикладной механике

(Пекин, 19 — 24 августа 2012 Г.)

В обсуждении новых фактов научных исследований, в их объединении в систему представлений и в отборе конструктивных моделей важную роль играют междуна­родные научные мероприятия, среди которых выделенными признаны Конгрессы Международного союза по теоретической и прикладной механики (International Union of Applied and Theoretical Mechanics — IUTAM).

Международный союз теоретической и прикладной механики (IUTAM) являет­ся международной неправительственной научной организацией принадлежащих Международному совету научных союзов (МСНС), которая была образована в 1946 году с целью сформировать связь между лицами и организациями, занимаю­щимися научной работой в области механики и смежных областях, а также содей­ствовать развитию как теоретической, так и прикладной механики.

Международный конгресс по теоретической и прикладной механике (ICTAM) проводится каждые четыре года. Он организован комитетом Конгресса, установ­ленным Генеральной Ассамблеей IUTAM. Кроме того, ряд специализированных симпозиумов с участием приглашенных участников проводится каждый год. На­чиная с 1924 года в мире было проведено 22 Конгресса ICTAM.

23 Международный конгресс по теоретической и прикладной механике (ICTAM2012) проходил с 19 по 24 августа в Пекине (президент — профессор Yi-long Bai).

В последние годы были достигнуты блестящие успехи, как в классических раз­делах механики, так и в междисциплинарных областях знаний, объединяющих модели и методы механики с моделями биологии, геофизики, экологии, энергети­ки и т.д. Доклады, принятые к участию в Конгрессе, отражали достижения в фун­даментальных положениях теории деформирования и движения материи, в при­ложениях общих теоретических представлений механики к решению прикладных задач, в развитии методологических приемов преподавания соответствующих дисциплин. Это, несомненно, отражает основную идею Конгресса: собрать вме­сте ученых со всего мира и обеспечить плодотворный обмен передовыми идеями, технологическими достижениями, оригинальной методологией в образовании.

Доклады, принятые Конгрессом, прошли серьезное рецензирование и отбор. В работе Конгресса приняли участие исследователи из 60 стран. Из 2887 заявок было принято 1577, что подчеркивает высокий уровень Конгресса. По количеству докладов на первом месте — Китай (489, из них 225 лекций), на втором — США (204, из них 160 лекции), на третьем — Россия (112, из них 50 лекций). Следует особо подчеркнуть высокую степень организованности участников Конгресса, как докладчиков (было представлено более 90% устных докладов), так и слушателей. Полная аудитория сохранялась вплоть до последнего доклада и заключительной дискуссии. Такой интерес обусловлен несколькими факторами: обстоятельно­стью и глубиной представленных результатов, методической полнотой докладов, содержащих сравнительный анализ результатов аналитических, численных, лабо­раторных исследований и наблюдений природных процессов.

Содержательными были практически все представленные на Конгрессе докла­ды; разнообразие направлений, представленных в докладах, не позволяет дать их какое-либо полное описание в данной статье, возможно лишь указать на доклады, которые произвели наиболее яркое впечатление.

Хотелось бы отметить доклад «Fully Developed Rayleigh-Benard and Taylor-Couette Turbulence» Detlef Lohse, Netherlands, в котором автор в оригинальной форме соединил термодинамические представления нелинейной механики жид­кости и известные модельные задачи. Все это позволило проиллюстрировать осо­бенности решений задач нелинейной механики и выявить физические эффекты.

Также большой интерес аудитории вызвал доклад «Probing Mechanical Principles of Cell-Nanomaterial Interactions» Huajian Gao, USA. В своей презентации автор показал взаимосвязь моделей континуума на разных структурных уровнях и мето­дологии исследования объектов наномеханики. В рамках работы Конгресса были вручены следующие премии: премия имени Родни Хила (Huajian Gao, USA), пре­мия Бэтчелора (Detlef Lohse, Netherlands).

Также хотелось бы отметить работу отделения «Механики жидкостей». Волны и вихри — ключевые компоненты механики жидкостей, играющие определяющую роль в динамике природных и индустриальных систем, составляют основу ряда про­изводственных технологий. Необходимость разработки новых подходов к исследо­ванию механики жидкостей обусловлена задачами экологии, энергетики, транспорта (авиационного и морского), промышленности. Изменение климата стимулировало рост общественного интереса к динамике природных систем. Необходимость улуч­шения качества прогноза погоды и поиска надежных предвестников таких природ­ных катастроф, как извержения вулканов, обильные дожди, засухи, штормы, тайфу­ны и длительные погодные аномалии, становится все более очевидной.

На Конгрессе ICTAM 2012 проблемам механики жидкостей было посвящено несколько секций: «Динамика вихрей», «Капли, пузыри и многофазные потоки», «Неустойчивость течений и переходы», «Конвекция», «Сжимаемая жидкость», «Течения в тонких пленках», «Геофизическая и экологическая динамика жидко­стей», «Турбулентность» и др. Внимание было уделено обсуждению как фунда­ментальных вопросов механики жидкостей и теории волн (доклады Линдена П., Великобритания, Розенфельда М., Израиль), Дж. Гру (Норвегия), М. Паулетти (США), так и важных приложений. Большое число докладов было посвящено об­суждению влияния эффектов глобального вращения, с которыми связаны гиро­скопические волны и геострафическое расщепление (доклад Резника Г., Россия), и формирование пространственных структур (доклад Козлова В., Россия).

Тонкие математические результаты расчета волнового сопротивления симметрич­ных тел, равномерно движущихся в однородно стратифицированной жидкости, со­ставили основу обзорного доклада по теории излучения внутренних волн, представ­ленного проф. Б. Вуазеном (Франция). Обширный обзор содержал полную картину проведенных исследований и ясные указания на направления дальнейшего развития теории. В докладе были объединены на первый взгляд трудносочетаемые исследо­вания внутренних волн в России (ИГиЛ СО РАН, ИПМех РАН, ИПФ РАН, МГУ) и на Западе (Франция, Великобритания, США, Канада). В обширном приглашенном докладе Бруно Вуазена (Франция) приведена полная сравнительная библиография и дан анализ приоритетов в теоретическом изучении внутренних волн, начиная с работ Дж. Лайтхилла и по сегодняшний день. Поскольку многие основополагающие рабо­ты по данной теме были опубликованы в русскоязычных журналах, некоторые зару­бежные читатели не ссылаются и не упоминают о них в своих работах, апеллируя к “языковому барьеру”. В своём докладе Б. Вуазен не только детально изложил совре­менное состояние вопроса, но и проследил историю формирования идей и представ­лений с учетом вклада российских ученых. Ему удалось подобрать англоязычные аналоги основных российских работ и тем самым предметно преодолеть негласный запрет на цитирование работ российских учёных. Его подробные подборки и библи­ографические данные делают доступными работы, напечатанные в двуязычных рос­сийских журналах, широкому кругу зарубежных читателей и восстанавливают ис­тинные приоритеты в быстро развивающемся разделе наук об окружающей среде.

Большое место в программе конференции заняли доклады, посвященные тео­рии и экспериментальным исследованиям вихревых течений, играющих особо важную роль в динамике открытого океана, прибрежных зон, открытых и вну­тренних морей. Проф. К.В. Кошель (Россия) изучил динамику и хаотическую ад­векцию эллипсоидального вихря в неоднородном течении.

Вычисление энергии волн, возбуждаемых в результате нелинейного взаимодей­ствия вихревого и среднего течения в лагранжевом описании, представил проф. Фу­кумото (Япония). Прослежены развитие неустойчивости Мура — Сафмана и эво­люция волн Кельвина при трансформации кругового ядра вихря в эллиптический.

Применение лагранжевых инструментов к интерпретации наблюдений в океане об­судил в своем докладе проф. М.А. Соколовский (Россия) с проф. Кс. Картоном (Фран­ция) и проф. Ж. Верроном (Франция) проанализированы свойства хетонов — специ­ального класса бароклинных вихрей с неоднородным распределением температуры.

Также хотелось бы отметить работу секции по методике преподавания в механике, которая была посвящена вопросам изложения различных дисциплин в университет­ских курсах и проведения лабораторных работ. Был высказан ряд предложений по методическому улучшению структуры учебного курса, позволяющих сочетать высо­кий уровень теоретических положений и их экспериментальные иллюстрации, пока­зывающие гармонию и красоту природных явлений. Особое внимание было уделено процессу подготовки преподавательского состава и повышением притягательности из­ложения курсов по механике с включением лабораторных самостоятельных занятий, демонстрацией экспериментальных данных с помощью медиакурсов, использованием методов математического моделирования на доступных компьютерах и смартфонах, применением упрощенных игровых моделей для описания исследуемых явлений.

Снс кафедры физики моря и вод суши Чаплина Т.О.

Активное участие в работе Конгресса приняла старший научный сотрудник фи­зического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Чаплина Татьяна Олеговна. Она являлась со-председателем секции «Динамика вихрей», а также представи­ла доклад на тему «Перенос вещества в вихревых течениях» (авторы Чашечкин Ю.Д.¸ Чаплина Т.О., Степанова Е.В.), который вызвал активную дискуссию и до­полнительные обсуждения среди участников вне программы Конгресса.

В докладе в качестве объекта исследования выбран составной вихрь, образу­ющийся в цилиндрическом контейнере с помощью вращающегося диска, уста­новленного на его дне. Эксперименты выполнены на стенде Вихревые течения с кручением, входящем в комплекс Уникальных установок лаборатории механики жидкостей ИПМех РАН (филиал кафедры физики моря и вод суши). В 2009 году был создан Научно-образовательный Центр «Потоки и структуры в жидкостях (физика геосфер)» (НОЦ МГУ в ИПМех РАН) с целью развития сотрудничества Физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и Лаборатории механи­ки жидкостей ИПМех РАН. Установки УСУ «ГФК ИПМех РАН» используются для ознакомления студентов и аспирантов МГУ имени М.В. Ломоносова с тема­тикой и методиками современных исследований течений неоднородных и вра­щающихся жидкостей, выполнения учебно-научных, курсовых, дипломных и научно-исследовательских работ в период с 2009 по настоящее время. Получен­ные экспериментальные результаты составили основу разработанных учебных пособий и методических указаний, опубликованы в сборниках тезисов докладов на международных конференциях, а также в реферируемых журналах.

В своем докладе авторы показали, что в лабораторном моделировании вихре­вых течений воспроизводятся основные признаки процессов переноса в морской среде: примеси (как смешивающиеся с рабочей средой, так и несмешивающиеся) собираются в спиральные рукава на свободной поверхности жидкости и образуют компактные объемы в толще составного вихря.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные экспе­риментально количественные закономерности распространения вещества в вих­ревых течениях можно использовать для разработки адекватных физических и математических моделей процессов переноса вещества в океане.

В целом следует отметить, что каждый из докладов содержал новые материа­лы, был прекрасно подготовлен, а авторы — готовы к дискуссии. Высокий уро­вень докладов предопределил интерес аудитории, который сохранялся до послед­него заседания.

Многие доклады были построены в новом конструктивном ключе и содержали такие компоненты, как физическое обоснование выбора предмета исследований, теоретическая модель процесса, данные эксперимента или природных наблюде­ний, их сравнение с выводами теории, анализ расхождений и возможности про­гноза эволюции систем.

Конгресс позволил обменяться мнениями ученым разных стран, подтвердил результативность существующих международных научных команд (совместные с зарубежными учеными доклады представили научные сотрудники из Москвы, Санкт-Петербурга, Владивостока, Иркутска, Новосибирска) и стимулировал фор­мирование новых научных коллективов отечественных и зарубежных ученых.

Статья подготовлена по материалам отчета российской делегации в РАН.

Снс кафедры физики моря и вод суши Чаплина Т.О.