НИИ механики

Научная работа

В 2002 г. в НИИ механики МГУ продолжались исследования по 14 приоритетным научным направлениям фундаментальных исследований в области основных разделов современной механики, утвержденным Ученым советом института. Финансирование исследований в основном осуществлялось за счет (базового) госбюджетного финансирования, полученного из ЦБ МГУ, а также за счет грантов РФФИ (70 грантов), программы «Университеты России – фундаментальные исследования» (3 гранта), гранта Правительства Москвы (1 грант), междисциплинарного проекта МГУ (1 проект), Федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки» («Интеграция», 6 проектов) и Федеральной программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» (2 темы). Объем госбюджетного финансирования научных исследований института в 2002 г. составил 26 244,7 тыс. руб. (базового), и дополнительного, полученного на приобретение приборного оборудования для развития и модернизации учебного практикума, 3800,0 тыс. руб. Всего – 30 044,7 тыс. руб. Объем дополнительного финансирования, полученного по российским программам, грантам и договорам, составил 10 940,2 тыс. руб., по договорам аренды – 5763,4 тыс. руб. Дополнительное финансирование, полученное по международным грантам, программам и договорам, составило 5470,6 тыс. руб. Всего дополнительное финансирование составило 22 174,2 тыс. руб.

К важнейшим результатам фундаментальных научных исследований, полученным в НИИ механики в 2002 г. по приоритетным научным направлениям, относятся следующие.

1. Гидродинамика высокоскоростных и нестационарных процессов.

Экспериментально исследованы автоколебания в плоском канале цилиндрических тел, сильно загромождающих поток и имеющих степень свободы в поперечном к потоку направлении. Выявлены безразмерные параметры подобия, характеризующие явление. Установлено универсальное соотношение, связывающее параметры подобия с безразмерной частотой автоколебаний цилиндров (Лаборатория экспериментальной гидродинамики).

Разработаны новая схема и модель волнодвижителя судна, обеспечивающего большую тягу на не качающемся судне и при его малом собственном ходе за счет использования импульса морских волн.

Экспериментально исследованы плоские течения жидкости с образованием длинной вентилируемой каверны с отрицательным числом кавитации. Подтверждена квадратичная зависимость коэффициента уноса газа от длины каверны. Показано, что с уменьшением числа Вебера при фиксированном критическом числе кавитации коэффициент уноса газа возрастает. (Лаборатория нестационарной гидродинамики).

2. Устойчивость гидродинамических течений и турбулентность.

Выполнен новый цикл экспериментальных исследований перехода к турбулентности в сферическом течении Куэтта. Обнаружена сильная зависимость турбулентных режимов от предыстории течения. Показано, что при одних и тех же значениях числа Рейнольдса и всех других безразмерных параметров задачи могут существовать два различных турбулентных режима: один из них – полностью развитый турбулентный режим, а для другого характерно явление перемежаемости (Лаборатория общей аэродинамики).

Проведено численное исследование смешанной конвекции в условиях неустойчивой стратификации, реализуемой при нисходящем течении в обогреваемой трубе в поле силы тяжести. Результаты расчета согласуются с имеющимися опытными данными, как по локальной теплоотдаче, так и с обобщенными критериальными зависимостями. В расчете получены локальные характеристики течения и теплообмена свидетельствующие о турбулизации потока, которые существенно отличаются от аналогичных характеристик для случая устойчивой стратификации при восходящем течении (Лаборатория общей гидромеханики).

3. Механика сред, взаимодействующих с электрическими и магнитными полями.

Решена задача о взаимодействии медленной МГД ударной волны с тангенциальным разрывом. Определены области неоднозначного решения и его отсутствия. Показано, что при генерации медленной ударной волны проводящим клином изменение параметров течения немонотонно зависит от угла наклона клина (Лаборатория общей гидромеханики).

Исследовано влияние магнитного поля на устойчивость свободных поверхностей и слоев магнитных жидкостей. Получено интегральное соотношение, описывающее осесимметричное движение двух несмешивающихся магнитных жидкостей с одинаковой плотностью и вязкостью и учитывающее явным образом вклад капиллярных сил на слабодеформированной цилиндрической границе раздела. Проведен анализ влияния магнитных сил на предельные режимы капиллярного распада.

Дана групповая классификации моделей анизотропных сплошных сред, намагничивающихся и поляризующихся в электромагнитном поле. Развита теория диссипативных процессов в анизотропных сплошных средах. Рассмотрены процессы структурирования и деструктурирования поверхности магнитной жидкости. Найдено полное описание возможных равновесных фазовых состояний намагничивающихся и поляризующихся жидкостей и энергии их поверхностного натяжения.

Создана экспериментальная установка для исследования процессов тепломассопереноса в магнитных жидкостях при внешнем подводе тепла.

Исследован процесс образования объемного электрического заряда вблизи границ раздела в диэлектрических жидкостях и в слабоионизованных газовых смесях. Рассмотрены ламинарные течения вблизи плоской металлической пластинки и в плоских каналах в широком диапазоне скоростей поверхностных и объемных электрохимических реакций с участием ионов примеси разных сортов и с учетом образования на поверхности нейтральной примеси, которой не было на входе в канал. Определено влияние начального участка входа в канал на длину релаксации тока электризации.

Построена модель и исследованы режимы работы ЭГД-компрессора инжекционного типа для слабопроводящих рабочих сред, содержащих два сорта примесных ионов.

Разработана модель суспензии с эллипсоидальными поляризующимися частицами. Сформулированы основные уравнения для описания движения такой суспензии. Получены соотношения для тензора вязких напряжений и вектора поляризации, анизотропно зависящих от тензора скоростей деформаций и напряженности электрического поля (Лаборатория физико-химической гидродинамики).

4. Движение сплошных сред с физико-химическими превращениями.

Разработана параллельная версия вычислительного комплекса «МD Trajectory», предназначенного для моделирования элементарных химических реакций (методом классических траекторий) на базе высокопроизводительных многопроцессорных кластеров. С его помощью исследована обменная реакция СО+N>CN+О в диапазоне температур 4000–20 000 К.

Разработана концепция построения базы моделей кинетики физико-химических процессов в газе для трех уровней моделирования: термически равновесная однотемпературная кинетика, термически неравновесная двухтемпературная кинетика и уровневая кинетика. Содержание базы моделей однотемпературной и двухтемпературной кинетики представлено в опубликованном справочнике «Физико-химические процессы в газовой динамике» (том II).

Сформирована база данных по константам скоростей химических реакций, происходящих в кислородно-водородной смеси газов при наличии электронно-возбужденных частиц О, О2, ОН.

Исследовано поведение соединений ртути в продуктах сгорания угля. Разработана кинетическая модель и проведен анализ процесса радиационно-химического образования озона в кислородосодержащей газовой среде (Лаборатория кинетических процессов в газах).

Выполнено численное исследование течений и теплообмена в недорасширенных струях диссоциированного воздуха для условий, реализуемых в экспериментах на установке плазмотрон ВГУ–4 (ИПМ РАН) при использовании звуковых сопел. Выявлена существенная немонотонность в распределениях тепловых потоков и давления торможения вдоль оси неравномерного сверхзвукового потока.

Построены новые модели, описывающие каталитические свойства теплозащитных покрытий космических аппаратов, входящих в атмосферу Марса, основанные на детальном рассмотрении механизма протекания гетерогенных каталитических реакций. Получены явные зависимости коэффициентов каталитической активности от условий вблизи поверхности (температуры, давления и концентраций) для современных многоразовых теплозащитных покрытий. Разработана модель, учитывающая детальный механизм протекания гетерогенных каталитических реакций на теплозащитных покрытиях и конечные скорости элементарных стадий с учетом образования окиси азота на поверхности. Дан анализ их влияния на тепловые потоки к космическим аппаратам.

Исследовано влияние гетерогенного катализа на тепловые потоки в кормовой части космического аппарата при его входе в атмосферу Марса (Лаборатория физико-химической газодинамики).

Экспериментально исследовано влияние конических скачков уплотнения, образованных кормовым воздухозаборником, на течение в ближнем следе и сопротивление тел вращения в отсутствие и при наличии тепломассоподвода. Указаны случаи, приводящие к повышению донного давления и снижению общего сопротивления модели на 20%. Вдув продуктов сгорания (тепломассоподвод) в донную часть приводит к дополнительному снижению сопротивления (до 10%) (Лаборатория гиперзвуковой аэродинамики).

В рамках работ по совершенствованию проблемно ориентированных программных комплексов для проведения расчетов гиперзвуковых вязких течений газа и жидкости разработана газофазная модель смеси ударно нагретого воздуха с продуктами термохимического разрушения теплозащитного покрытия, предназначенная для проведения параметрических расчетов теплообмена космических аппаратов, возвращаемых на Землю с орбиты Марса. Модель включает более 21 компонент и учитывает неравновесное возбуждение колебаний молекул O и N, неравновесные химические реакции, процессы ионизации и излучение в высокотемпературном газе. Изучено обтекание лобовой поверхности космического аппарата проекта «Фобос-Грунт».

Решена задача о прямом инициировании сферической и цилиндрической детонации в стехиометрической водородовоздушной смеси при нормальных условиях в результате схлопывания области низкого давления и плотности в пространстве, ограниченном твердой оболочкой с учетом реального механизма химических реакций. Установлено, что при заданном давлении в схлопывающейся области и ее радиусе, равном или превосходящем известный критический радиус для случая безграничного пространства, существует минимальный (критический) радиус оболочки, начиная с которого в рассматриваемом поле течения формируется детонационная волна. Наличие в объеме дополнительной разрушающейся оболочки может способствовать формированию детонации при докритических радиусах внешней оболочки, ограничивающей объем (Лаборатория газодинамики взрыва и реагирующих систем).

5. Газовая динамика и теплообмен.

Изучена задача об источнике в политропном газе при наличии центрального притягивающего тела в рамках газовой динамики. Указан диапазон показателей политропы, при котором реализуется течение типа солнечного ветра. Получены точные решения в релятивистской газовой динамике в пространстве-времени Шварцшильда, описывающие поле скоростей от точечного источника. (Лаборатория общей гидромеханики).

Получены асимптотические решения для трех моделей дробления метеорных тел в атмосфере при больших значениях параметра уноса массы (Лаборатория общей аэродинамики).

Даны газодинамическое обоснование и вывод основных уравнений физической теории метеоров. Уравнения торможения и уноса массы для недробящегося тела проинтегрированы в конечном виде для произвольной неизотермической атмосферы и найдены в явном виде все параметры движения метеороида. В случае дробления тела найдено число осколков, образующихся на траектории его полета. Получено условие образования метеоритных дождей. Разработана теория и реализована соответствующая численная модель концевого теплового взрыва метеороида (Лаборатория физико-химической газодинамики).

Изучена структура конического течения и определены его характеристики при «свободном» и «несвободном» взаимодействиях ударной волны с пограничным слоем в условиях ударного слоя на пластине со скольжением. Установлено, что «несвободное» взаимодействие в условиях ударного слоя может приводить к разрушению конического течения до выхода падающей ударной волны на переднюю кромку, если угол эффективного жидкого клина отрывной области превосходит значение, соответствующее звуковому течению на клине. Образующееся трехмерное течение стационарно.

Получено решение вариационной задачи о форме пространственного тела, обладающего минимальным лучистым потоком при движении в атмосфере. Установлено, что поперечный контур оптимального тела имеет вид окружности, либо звездообразного контура, либо многоугольника. Показано, что такие тела снижают нагрев более чем на 50% по сравнению с телами вращения.

Экспериментально исследована картина обтекания и аэродинамическое сопротивление компоновок конус–диск при трансзвуковом обтекании. Обнаружены резкие изменения аэродинамического сопротивления в узких диапазонах изменения числа Маха, что связано с перестройкой режимов совместного обтекания пары тел.

Экспериментально исследовано проникание металлических ударников в мишени из органического стекла при скоростях 1–2 км/с. Определена предельная скорость удара, выше которой не происходит образование кратера.

Проведены экспериментальные исследования температурных полей на вихреобразующих поверхностях, определены коэффициенты теплоотдачи и коэффициенты восстановления (Лаборатория гиперзвуковой аэродинамики).

Проведено экспериментальное исследование взаимодействия ударной волны при ее нерегулярном отражении от плоского диэлектрического клина с энерговозбужденной областью газового разряда, реализуемого в воздухе вдоль поверхности клина. В режиме маховского отражения, близкого к регулярному отражению, при взаимодействии с областью газового разряда выявлена трансформация трехударной маховской конфигурации в комплекс пересекающихся падающей ударной волны с волной-предвестником, исходящей из точки на поверхности клина.

Продолжены работы по изучению влияния теплоподвода в поток на сопротивление тел. В задаче об управлении сверхзвуковым обтеканием различных тел с помощью распределенного подвода энергии в набегающий поток показано, что приемлемая эффективность достигается только для нерегулярных режимов обтекания, которые характеризуются образованием передних отрывных зон и перестройкой структуры головных скачков уплотнения. Для затупленных тел такой режим может быть реализован простым уменьшением размеров энергоисточников. Для заостренных тел необходима оптимизация пространственного распределения подвода энергии.

Численно исследовано влияние электрического разряда на течение в турбулентном сверхзвуковом пограничном слое около плоской теплоизолированной пластины. Оценена эффективность применения электрического разряда с учетом его расположения в потоке для уменьшения трения (Лаборатория газодинамики взрыва и реагирующих систем).

Развита расчетно-теоретическая методика интегрального расчета отрывного и безотрывного обтекания специально спрофилированных тел и каналов с применением отсоса, выдува и вихревых ячеек с вращающимся центральным телом.

Выполнен цикл экспериментальных исследований качественных и количественных характеристик осредненных турбулентных течений типа «уловленный вихрь» на примере задач о продольном и поперечном обтекании цилиндров с вихревыми ячейками, а также о течении в прямом канале с вихревой ячейкой круговой формы на боковой стенке. Обнаружены режимы, когда «уловленный вихрь» теряет устойчивость и происходит периодический выброс крупных дискретных вихревых образований из ячейки в основной поток. Получены первые экспериментальные данные о влиянии отсоса через проницаемое центральное тело в вихревой ячейке на характеристики и устойчивость уловленного вихря.

Проведено экспериментальное исследование сопротивления и подъемной силы тонких пирамидальных тел со звездообразным поперечным сечением, имеющих различные удлинение, число циклов и параметр формы поперечного сечения. Установлено наличие минимума у сопротивления звездообразных тел по параметру формы и в несколько раз более высокие значения нормальной силы, чем у эквивалентных им по удлинению тел вращения. Показано, что в определенном диапазоне сверхзвуковых скоростей формулы для производной нормальной силы по эффективному углу атаки, полученные в рамках линейной теории тонких пирамидальных тел со сверхзвуковыми передними кромками, могут быть использованы для оценки нормальной силы звездообразных тел, играющей определяющую роль в устойчивости и угловом движении тел в полете (Лаборатории сверхзвуковой аэродинамики и гиперзвуковой аэродинамики)

Экспериментально исследовано обтекание затупленных тел малого удлинения, представляющих модели аппаратов для посадки на поверхность Марса. Определены режимы возникновения статической неустойчивости при дозвуковых скоростях обтекания (Лаборатории нестационарной аэродинамики и сверхзвуковой аэродинамики).

Выполнен цикл экспериментальных и расчетно-теоретических исследований пространственного обтекания и динамики осесимметричных тел с проницаемыми элементами в до- и сверхзвуковых потоках воздуха. Выявлено влияние перфорации кормы тел на их устойчивость и донное сопротивление.

В задаче о гиперзвуковом движении аппаратов с сетчатыми экранами методами численного моделирования показано, что наличие перед затупленными телами экранов даже в виде очень редких сеток может приводить к аномальным схемам течения с образованием передних отрывных структур, вызванных влиянием наведенной поперечной неоднородности в сверхзвуковом потоке газа за проницаемой поверхностью (Лаборатория сверхзвуковой аэродинамики).

6. Механика природных процессов.

Выполнены исследования и построены механико-математические модели природных объектов: шаровой молнии, тропического циклона и крупномасштабного строения и динамики Вселенной.

Продолжены работы по развитию математических моделей склоновых процессов (обвалов горных пород, снежных лавин и т.п.).

Построено точное решение задачи об интрузивных вихревых линзах в океане, учитывающее изменение с широтой параметра Кориолиса, обобщающее ранее построенное решение, не учитывавшее переменности этого фактора.

В задаче о моделировании оползневого процесса построен эффективный аналитический алгоритм построения решений, описывающих течение вязкой жидкости по слабо искривленной поверхности.

Исследовано влияние испарения и конденсации на динамику течения жидкой пленки по наклонной плоскости (Лаборатория механики природных процессов).

Построена нестационарная, самосопряженная модель фреатомагматического извержения, при котором в канал вулкана поступает вода из пористых окружающих пород. Осуществлено моделирование процесса развития извержения, вызванное разрушением лавовой пробки, закрывающий канал. Обнаружены режимы извержения с периодически изменяющимся расходом.

Построена стационарная модель течения магмы в канале вулкана с одновременным учетом фильтрации газа через систему взаимосвязанных пузырьков и набора избыточного давления в них. Показано, что решение краевой стационарной задачи для этой модели неединственно, что объясняет переходы между различными режимами извержения.

Создана экспериментальная установка для моделирования циклических изменений расхода при вулканических извержениях, основанная на аналогии изменения вязкости за счет кристаллизации и изменения температуры (Лаборатория общей гидромеханики).

Разработана математическая модель возникновения неоднородностей плотности кристаллизующейся фазы во вращающемся сферическом объеме самогравитирующей вязкой жидкости, моделирующая формирование ядер планет на ранней стадии их эволюции (Лаборатория механики многофазных сред).

7. Биомеханика.

Разработана гидродинамическая модель радиального транспорта жидкости в корне растения за счет активного транспорта ионов и осмотического переноса воды с учетом реальной структуры корня как механической системы.

Построена модель взаимодействия двух коллективов (транспортные средства и пассажиры) с учетом специфики поведения водителей и пассажиров. Решена задача о перераспределении пассажиров в салоне во время посадки, поездки и высадки (Лаборатория общей гидромеханики).

Показано улучшение текучести крови – снижение предельного напряжения сдвига и замедление процесса агрегации – после воздействия на живой организм импульсной гипоксии.

В экспериментах с использованием синхротронного источника рентгеновского излучения выявлено влияние присоединения головок глобулярных миозиновых молекул к актину на геометрию актиновой спирали и исследовано влияние этого эффекта на механику мышечного сокращения (Лаборатория биомеханики).

Проведены испытания лечебного комплекса для электростимуляции мышц больных, страдающих парезом или вялым параличом нижних конечностей. Получены положительные результаты (Учебно-научная лаборатория механики и электроники).

8. Проблемы динамических воздействий на сплошные среды и конструкции.

Исследованы волновые процессы в оболочечной конструкции, моделирующей установку «стержень Гопкинсона». Определена степень влияния геометрических и механических параметров конструкции на скорость установления в образце однородного напряженного состояния. Достоверность расчетов подтверждена в специально проведенных экспериментах (Лаборатория динамических испытаний).

Разработана методика исследования возможности появления аэродинамической неустойчивости гибких покрытий на жестких моделях. Выявлена неоднозначность коэффициента азимутального момента, обусловленная аэродинамическим гистерезисом (Лаборатория общей аэродинамики).

Выполнены теоретические и экспериментальные исследования принципиально нового способа разрушения преград-мишеней с получением в них либо отверстий, либо плоскодонных каверн большого диаметра, образующихся при высокоскоростном кольцевом их нагружении кумулятивными струями, которые образуются при несимметричных высокоскоростных косых соударениях металлов. Предложенный способ может найти практическое использование при создании новых устройств для ряда промышленных взрывных технологий.

Обнаружена неустойчивость тонких пластин и оболочек, метаемых взрывом, приводящая к новому виду кумуляции импульса и энергии в периодически расположенных струях. В ряде приложений этот вид кумуляции может иметь преимущества по сравнению с традиционным (Группа исследования взрывных и ударных процессов).

9. Динамика, прочность и устойчивость тонкостенных конструкций.

Завершен этап исследований по проблемам статической, динамической и усталостной прочности и устойчивости конструкций перспективных средств выведения космических аппаратов на орбиту.

С использованием пакета прикладных программ впервые получена полная картина деформирования упругого сферического купола, включающая этап статического нагружения, симметричную и несимметричную потерю устойчивости и его закритическое поведение (Лаборатория упругости и пластичности).

10. Ползучесть, пластичность, длительная и высокотемпературная прочность материалов и элементов конструкций.

Получены аналитические решения цикла задач о форме потери несущей способности стержней с учетом реономных свойств материалов при динамическом воздействии.

Разработан новый метод моделирования влияния агрессивной окружающей среды на ползучесть и длительную прочность металлов, имеющий вероятностную природу.

С помощью теории размерностей проведено моделирование масштабного эффекта длительной прочности при одноосном растяжении.

Разработана математическая модель микрорастрескивания жестких полимеров в условиях холодного течения.

Отработана методика экспериментального определения влияния ионизирующих излучений на длительную прочность полимерных композитов (Лаборатория ползучести и длительной прочности).

Изучено воздействие высоких температур и аномально малых интегральных потоков электронов на физико-химические и механические свойства твердых сплавов, износостойких покрытий и карбидосталей (Лаборатории общей гидромеханики и ползучести и длительной прочности)

Построены определяющие соотношения для описания нелинейных реологических процессов в сплошных средах, основанные на нелинейных операторах по времени типа норм Лебега и Соболева относительно деформаций и их производных по времени. Выведено уравнение кривых релаксации напряжений, соответствующих произвольным законам начальной стадии деформирования. Аналитически исследована зависимость основных математических и физических свойств модели от значений определяющих параметров при минимальном количестве априорных ограничений на эти параметры. Разработана методика определения материальных констант по результатам испытаний материалов. Результаты обобщены на случай ортотропных сред (Лаборатория прочности и ползучести при высоких температурах).

Получено решение пространственной задачи о растяжении тонкой упругой пластинки со свободным от нагрузок эллиптическим отверстием. Исследована асимптотика напряжений в вершине трещины, образующейся при неограниченном сближении берегов эллиптической полости.

С использованием поляризационно-оптического метода экспериментально исследован характер распространения предварительно созданной трещины в однонаправленно армированной пластине. Установлена зави-симость коэффициента интенсивности напряжений от угла, под которым трещина подходит к стрингеру (Лаборатория упругости и пластичности).

11. Механика многокомпонентных и многофазных сплошных сред.

Построена математическая модель обтекания затупленного тела гиперзвуковым потоком запыленного газа при свободномолекулярном режиме обтекания частиц. Определены границы режима инерционного осаждения частиц на лобовую поверхность тела. Найдены максимальные тепловые потоки в критической точке сферического затупления тела, обтекаемого гиперзвуковым потоком запыленного газа в режиме инерционного осаждения частиц.

Полный лагранжев метод расчета параметров сред, лишенных собственных напряжений, развит на случай дисперсных систем с близкими плотностями фаз.

Исследован вопрос о точной интегрируемости многоволнового нелинейного уравнения Шредингера для системы произвольного конечного размера NґN. Доказано, что не может быть точной интегрируемости, если существуют хотя бы два различающихся по модулю коэффициента при старшей производной. Определены законы сохранения и симметрии для системы размера 2ґ2, получены точные выражения для коэффициентов последовательности уединенных волн малой амплитуды при наличии солитона на спаренной моде, установлены условия, при которых уединенные волны системы являются солитонами (взаимодействуют упруго).

Исследована структура релаксационной зоны волны поглощения света и исследованы режимы распространения самоподдерживающихся светодетонационных волн. Показано, что в зависимости от интенсивности падающего светового потока самоподдерживающиеся светодетонационные волны распространяются в режиме детонации Жуге или недосжатой детонации и найдены условия осуществления этих режимов.

Рассмотрена задача о распространении периодических волн в упругой пористой среде, насыщенной вязкой сжимаемой жидкостью, с переменными по пространству физическими свойствами (Лаборатория механики многофазных сред).

12. Проблемы управления движением мобильных роботов.

Разработан, построен и испытан новый вариант колесного робота для участия команды механико-математического факультета и Института механики МГУ в соревнованиях мобильных роботов. Разработана методика юстировки телевизионной системы технического зрения. Создана система управления роботом при выполнении конкретных задач (Лаборатория общей механики и учебно-научная лаборатория механики и электроники).

13. Динамика твердого тела, движущегося в сплошной среде.

В задаче о полете тела с тремя несущими поверхностями при наличии динамической асимметрии определены условия, при которых проявляются синхронизмы 1:3. С увеличением угловой скорости вращения тела около продольной оси даже на поверхности рассеивания заметно ослабление этого эффекта.

Разработана программа имитационного моделирования комплекса задач по динамике полета противоградовых ракет. С ее помощью построены таблицы введения поправок на установочные углы запуска ракет для наилучшей компенсации вредного влияния ветра.

Создана механико-математическая модель полета бумеранга (Лаборатория навигации и управления).

Разработан и внедрен на аэродинамической трубе А-8 комплекс механического оборудования и сопутствующей измерительной аппаратуры для проведения динамических испытаний моделей. Определены коэффициенты демпфирования поперечных колебаний осесимметричных оперенных тел различного удлинения при раскрутке вокруг собственной оси в до- и сверхзвуковом потоках.

На основе численного решения задачи о плоских движениях аэродинамического маятника (с несущей поверхностью в виде прямоугольной пластины) в несжимаемой жидкости с учетом динамики вихрей определены области существования всех типов движения маятника, включая режимы автоколебаний и авторотации (Лаборатория сверхзвуковой аэродинамики).

14. Методы анализа, оценивания и управления нелинейными механическими системами.

Рассмотрен новый класс стационарных движений нелинейных неголономных механических систем. Сформулирована и доказана теорема об устойчивости стационарных движений этого класса. На основе полученных результатов построен ряд новых механических моделей колесных экипажей и проведено исследование устойчивости и стабилизации их установившихся движений. Эти результаты могут быть использованы при создании мехатронных систем различного типа, в том числе мобильных роботов.

Разработана теория взаимодействия собственных значений, зависящих от параметров, с приложением к механике. Исследована задача, связанная с распадом цепочек Келдыша, и выявлена связь с задачами неконсервативной устойчивости упругих систем (Лаборатория навигации и управления).

15. Телекоммуникационные и информационно-вычислительные технологии в механике.

В Институте механики прошла тестовые испытания и принята к эксплуатации, в том числе – в режиме удаленного сетевого доступа, вычислительная кластерная система, состоящая из 8 двухпроцессорных (SMP) вычислительных узлов, объединенных высокоскоростной внутренней сетью (SCI).

Системное программное обеспечение кластера (кроме традиционных средств) включает ядро OC Linux, адаптированное для работы в условиях удаленного сетевого доступа и повышенного уровня защищенности, файловую систему PVFS, доработанную с учетом специфики SCI-кластера, оригинальную систему обработки очередей задач и ряд других новшеств.

Общецелевое программное обеспечение кластера включает систему активного мониторинга FLAME, разработанную сотрудниками НИИ механики МГУ вместе с ЦНТК РАН и НИИ «КВАНТ» с целью многофункционального «on-line» контроля за состоянием системы и оперативного реагирования на нештатные ситуации и систему автоматического динамического распараллеливания программ T/GRACE (на основе параллельной редукции графов).

Создано ядро экспериментальной высокоскоростной (более 100Mbps) сети, на базе которой установлен и начал функционировать в НИИ механики МГУ полигон на основе протокола IPv.6, продолжены исследования механизмов реализации гарантированного качества сервиса на IPv.4/IPv.6 сетях. С использованием экспериментальной сети, свободно распространяемого программного продукта IMPI и системы T/GRACE удалось успешно реализовать вычислительный эксперимент на метакластере (метакомпьютерной системе), включающей SCI-кластеры в г. Минске (ОИПИ НАН Беларуси), в г. Переславль-Залесский (ИПС РАН), в г. Москве (НИИ механики МГУ), объединенные традиционной сетевой средой Интернет. В качестве прикладного пакета использовался традиционный вычислительный тест NASA.

Разработки в области программного обеспечения вычислительных кластерных систем, выполненные сотрудниками НИИ механики МГУ по заказу ИПС РАН и Программы «СКИФ» Союзного государства, прошли приемочные государственные испытания, сертифицированы и приняты к эксплуатации на высокопроизводительных вычислительных комплексах семейства «СКИФ» (Лаборатория автоматизации экспериментальных исследований).

На вычислительном кластере установлено прикладное программное обеспечение – лицензионный пакет инженерного анализа STAR-CD, относящийся к группе лидирующих в мире пакетов в области механики жидкости и газа. Пакет установлен в рамках договора о научно-техническом сотрудничестве с ИПС РАН с возможностью удаленного сетевого доступа в учебно-научных целях (Лаборатории сверхзвуковой аэродинамики и автоматизации экспериментальных исследований).

Выполнены исследования по поиску алгоритмов и моделей эффективного отображения ряда задач МЖГ, решаемых в НИИ механики МГУ на аппаратно-программной платформе SCI-кластера. Разработан численный алгоритм решения задач пространственного сверхзвукового обтекания тел вязким газом на основе трехмерных уравнений Навье–Стокса с использованием MPI-технологии. Проведена оценка эффективности алгоритма при расчетах обтекания пространственной конфигурации самолетного типа совершенным газом на SCI-кластере. Реализован пример эффективной адаптации с помощью Т-системы автоматического динамического распараллеливания одной специализированной прикладной программы из области аэродинамики плохообтекаемых тел. В сопряженной задаче об автоколебаниях и авторотации аэродинамического маятника осуществлено распараллеливание вычислений конвекции свободной завихренности и выполнено тестирование соответствующего параллельного кода на вычислительном кластере в НИИ механики МГУ и SCI-кластере семейства «СКИФ» в ИПС РАН (Лаборатории физико-химической газодинамики, сверхзвуковой аэродинамики, газодинамики взрыва и реагирующих систем и автоматизации экспериментальных исследований).