Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

17 Физика

 

Серебров А.П., Лямкин В.А., Коптюхов А.О., Онегин М.С., Коваленко А.Н. «Теплообменник для устройства термализации нейтронов на пучковом исследовательском корпусном реакторе» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 20, № 2, с. 263-271 (2020)

Для фундаментальных исследований на пучковом исследовательском корпусном реакторе проектируется установка термализации нейтронов – «источник ультрахолодных нейтронов». Для экспериментов нового поколения в областях физики слабых взаимодействий и астрофизики необходима статистическая точность, связанная с высокой плотностью ультрахолодных нейтронов. Для достижения высокой плотности гелий-4 в камере источника, который используется в качестве конвертора холодных нейтронов в ультрахолодные, должен находиться при температуре порядка 1 К. При использовании вакуумной откачки паров гелия-4 в источниках ультрахолодных нейтронов еще не удалось получить температуру ниже 1,4 К. Для достижения более низких температур необ- ходимое давление насыщенных паров должно составлять менее 50 Па, что невозможно ввиду гидравлических потерь. Предполагается использование теплообменника, в котором гелий-4 будет охлаждаться гелием-3. Это обосновано тем, что температуру гелия-3 эффективнее поддерживать вакуумной откачкой, так как давление его насыщенных паров на порядок выше, чем у гелия-4. Между двумя гелиями будет создаваться температурный напор за счет температурного скачка, описанного П.Л. Капицей, и теплового моста между капсулой с гелием и теплообменником. Для решения данной проблемы предложена оптимизация с использованием численного моделирования на основании математической модели тепловых процессов в камере со сверхтекучим гелием, учитывающая контактное тепловое сопротивление, описываемое моделью акустического рассогласования И.М. Халатникова с поправочным коэффициентом. Представлен пример такой оптимизации для источника ультрахолодных нейтронов, находящегося в Гатчине. Математическая модель реализована в универсальном решателе на основе метода конечных элементов. Предложены геометрические параметры теплообменника, в котором температурный напор составил 0,2 К, температура гелия-4 достигается вакуумной откачкой паров гелия-3 при давлении 850 Па. Снижение температуры с 1,4 до 1 К повысит плотность ультрахолодных нейтронов почти на порядок величины, что увеличит статистическую точность проводимых на пучковом исследовательском реакторе экспериментов с ультрахолодными нейтронами.

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 20, № 2, с. 263-271 (2020) | Рубрики: 06.09 17

 

Чумаков В., Фортов В. «Физика прекрасна своей непредсказуемостью» В мире науки, № 11, с. https://sciam.ru/articles/details/fizika-prekrasna-svoej-nepredskazuemostyu (2020)

От ядерной энергетики мы сможем отказаться, когда освоим термоядерную. Научный руководитель Объединенного института высоких температур РАН академик Владимир Евгеньевич Фортов уверен, что нам поможет в этом «Росатом».

В мире науки, № 11, с. https://sciam.ru/articles/details/fizika-prekrasna-svoej-nepredskazuemostyu (2020) | Рубрики: 03 17

 

Веденяпин В.В., Воронина М.Ю., Руссков А.А. «О выводе уравнений электродинамики и гравитации из принципа наименьшего действия» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 495, № 1, с. 9-13 (2020)

Проблема обоснования уравнений гравитации и электродинамики с помощью принципа наименьшего действия является классической. Предлагается вывод уравнений Власова–Максвелла–Эйнштейна из классического, но немного более общего принципа наименьшего действия. При этом получается впервые вывод правых частей уравнений Максвелла и Эйнштейна, а потому и замкнутая система уравнений для гравитации и электродинамики.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 495, № 1, с. 9-13 (2020) | Рубрики: 17 18

 

Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М., Евдокимов В.С. «Метод блочного элемента в разложении решений сложных граничных задач механики» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 495, № 1, с. 34-38 (2020)

Строится точное решение в первом квадранте плоской граничной задачи второго рода для динамических уравнений упругости Ламе, разложенное по решениям граничных задач для уравнения Гельмгольца. Эти решения представлены в форме упакованных блочных элементов.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 495, № 1, с. 34-38 (2020) | Рубрика: 17

 

Баранов В.А., Качалин А.С., Бочков М.С. «Разработка оптического дефлектора для лазерных терапевтических аппаратов» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 14, № 2, с. 32-38 (2014)

Рассмотрена проблема разработки оптического дефлектора для управления лазерным излучением в физиотерапевтических аппаратах. Показаны особенности построения и принципы функционирования электрооптического, акустооптического и механического дефлекторов, позволяющих осуществлять непрерывное или дискретное сканирование лазерного луча. Подробно раскрыт механизм работы дефлектора механического типа на примере отечественных лазерных терапевтических сканеров. Исследована возможность применения в клинической практике методики прогревания точек акупунктуры путем объемного сканирования тканей излучением полупроводниковых лазеров на длинах волн 0,67 и 0,85 мкм. Дано обоснование создания дефлектора нового типа. Проведено сравнение стабильной и лабильной методик облучения. Показано, что при объемном сканировании наблюдается более интенсивный прогрев поверхности кожи в проекции точки акупунктуры, чем при плоскостном сканировании лазерными лучами. Выявлено повышение температуры на поверхности кожи в проекции точки акупунктуры при облучении как в видимом диапазоне спектра (0,67 мкм), так и в инфракрасном диапазоне (0,85 мкм). Это позволяет применить данный метод сканирования для тепловой фотоактивации точки и расширить арсенал существующих методов лазерной рефлексотерапии. Предложен оптический дефлектор для медицинской промышленности, позволяющий осуществлять объемное сканирование лазерного луча и облегчить работу медицинского персонала кабинетов лазерной терапии и рефлексотерапии.

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 14, № 2, с. 32-38 (2014) | Рубрика: 17

 

Хаитов Т.И. «Нахождение единицы собственного времени колебательного процесса» Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук, № 4, с. 27-31 (2015)

В статье на основе исчисления локальных минимумов и максимумов дается алгоритм для нахождения единицы собственного времени колебательного процесса. В книге «Усманов З.Д. Моделирование времени. М.: Знание, Сер. «Математика и кибернетика», 1991, №4, 48 с.» предложены 3 определения натуральной единицы собственного времени произвольного одномерного колебательного процесса. Для двух определений, основанных на исчислениях локальных минимумов и локальных максимумов, описан вычислительный алгоритм. В статье «Усманов З.Д., Хаитов Т.И., Усманова М.Д. Об одном алгоритме преобразования динамических рядов. ДАН ТаджССР, 1983, т. ХХVI, №8, с. 486-488», являющейся по существу дальнейшим развитием, рассматриваются два динамических ряда, изначально отнесенных к астрономическому времени. Путём установления специального соответствия между членами обоих рядов предпринимается попытка изучить возможность существования функциональной зависимости членов одного из рядов от “собственного времени” другого ряда. В настоящей работе в дополнении к указанным выше предыдущим работам разработан алгоритм для формирования натуральной единицы собственного времени, разделяющего друг друга, который основан на исчислении последовательности локальных максимумов и локальных минимумов. Ключевые слова: процесс; астрономическое время; собственное время

Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук, № 4, с. 27-31 (2015) | Рубрика: 17

 

Богомолов С.В., Захарова Т.В. «Уравнение Больцмана без гипотезы молекулярного хаоса» Морской вестник, № 3, с. 3-24 (2005)

Ясная с точки зрения физики вероятностная модель газа из твёрдых сфер рассматривается как с помощью теории случайных процессов, так и в терминах классической кинетической теории для плотностей функций распределения в фазовом пространстве: из системы нелинейных стохастических дифференциальных уравнений (СДУ) выводится сначала обобщённое, а затем – случайное и неслучайное интегродифференциальное уравнение Больцмана с учётом корреляций и флуктуаций. Главной особенностью исходной модели является случайный характер интенсивности скачкообразной меры и её зависимость от самого процесса. Для полноты картины кратко напоминается переход ко всё более грубым приближениям в соответствии с уменьшением параметра обезразмеривания, числа Кнудсена. В результате получаются стохастические и неслучайные макроскопические уравнения, отличающиеся от системы уравнений Навье–Стокса или систем квазигазодинамики. Ключевым отличием этого вывода является более точное осреднение по скорости благодаря аналитическому решению СДУ по винеровской мере, в виде которых представлена промежуточная мезо-модель в фазовом пространстве. Такой подход существенно отличается от традиционного, использующего не сам случайный процесс, а его функцию распределения. Акцент ставится на прозрачности допущений при переходе от одного уровня детализации к другому, а не на численных экспериментах, в которых содержатся дополнительные погрешности аппроксимации.

Морской вестник, № 3, с. 3-24 (2005) | Рубрика: 17

 

Чечина А.А., Чурбанова Н.Г., Трапезникова М.А. «Сравнение воспроизведения пространственно-временных структур транспортных потоков при использовании различных способов осреднения данных» Морской вестник, № 3, с. 25-35 (2005)

Работа посвящена апробации созданной авторами двумерной микроскопической модели движения автотранспорта на основе теории клеточных автоматов (СА) на тестовых задачах, приведенных в литературе. Проведено сравнение полученных пространственно-временных структур распределения скоростей транспортного потока с экспериментальными данными. Теоретически обоснован и проверен при помощи численного эксперимента выбор оптимального способа осреднения для более адекватного отражения результатов. Представленные результаты подтверждают, что предложенная СА-модель адекватно воспроизводит паттерны, наблюдаемые на диаграммах скоростей реальных транспортных потоков, а также обеспечивает большее сходство с экспериментальными данными по сравнению с другими приведенными моделями.

Морской вестник, № 3, с. 25-35 (2005) | Рубрика: 17

 

Чикуров Н.Г. «Численное решение жестких систем обыкновенных дифференциальных уравнений с помощью приведения их к форме Шеннона» Морской вестник, № 3, с. 36-52 (2005)

Рассматривается новый численный метод решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) с помощью приведения их к уравнениям Шеннона. Чтобы преобразовать дифференциальные уравнения, заданные в нормальной форме Коши, к уравнениям Шеннона, достаточно произвести простую замену переменных. Нелинейные системы ОДУ линеаризуются. Кусочно-линейная аппроксимация правых частей уравнений Шеннона не требует вычислений матрицы Якоби и обеспечивает высокую точность решения дифференциальных уравнений, включая жесткие дифференциальные уравнения.

Морской вестник, № 3, с. 36-52 (2005) | Рубрика: 17

 

Поляков С.В., Подрыга В.О. «Об одном алгоритме расчета движений молекул двухатомных газов» Морской вестник, № 3, с. 53-62 (2005)

Рассматривается проблема моделирования свойств двухатомных газов методами молекулярной динамики. Подобные исследования являются традиционными для физики вещества. В настоящее время наблюдается повышенный интерес к данной проблеме в связи с развитием нанотехнологий и их внедрением в различные отрасли промышленности. В предлагаемой работе рассмотрен вопрос об уточнении исходной классической модели динамики Ньютона. В частности, обсуждается методика учета дополнительных степеней свободы, характеризующих вращательные движения двухатомных молекул. Это связано с необходимостью корректного вычисления теплоемкости. Для решения данной задачи предложено добавить в модель молекулярной динамики уравнения для моментов импульса и вращательных скоростей молекул. Для такой расширенной постановки разработан специальный численный алгоритм, обобщающий схему Верле. На основе предложенного алгоритма разработана расчетная программа. С ее помощью вычислена кривая теплоемкости для азота в диапазоне температур 100–400 К при давлении 1 атм. Полученные расчетные данные согласуются с известными данными из справочников.

Морской вестник, № 3, с. 53-62 (2005) | Рубрика: 17

 

Евстигнеев А.И., Одиноков В.И., Дмитриев Э.А., Свиридов А.В., Иванкова Е.П. «Влияние внешнего теплового воздействия на напряженное состояние оболочковых форм по выплавляемым моделям» Морской вестник, № 3, с. 63-76 (2005)

Исследуется эволюция напряженного состояния оболочковых форм по выплавляемым моделям при нестационарном внешнем тепловом воздействии, главным образом, при заливке жидкого металла в холодные литейные оболочковые формы.

Морской вестник, № 3, с. 63-76 (2005) | Рубрика: 17

 

Сыралёва М.Н. «Нестационарный ламинарный свободно-конвективный пограничный слой в окрестности бесконечной плоской вертикальной пластины» Морской вестник, № 1S, с. 73 (2013)

Рассмотрена задача о нестационарном свободно-конвективном течении вязкой несжимаемой жидкости в пограничном слое около бесконечной плоской вертикальной пластины. Точное решение уравнений получено применением преобразования Лапласа. Графически проиллюстрированы зависимости безразмерных профилей скоростей и температур от различных чисел Прандтля.

Морской вестник, № 1S, с. 73 (2013) | Рубрика: 17

 

Щербань В.Л. «Почему окружающее нас пространство именно трехмерно» Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Физико-математические науки, № 1, с. 97-112 (2020)

Неслучайно современная наука не может ответить на вопрос, почему пространство, в котором мы существуем и которое обозреваем, трехмерное. Считается, что попытки найти ответ на этот вопрос, оставаясь только в пределах математики, обречены на неудачу. Однако в представленном math-исследовании показано, что только средствами высшей арифметики возможно объяснение, почему пространство именно трехмерно. Вслед за этим дан ответ на следующий важный вопрос: где и как происходит потеря и последующее восстановление симметрии в пространственных числовых фигурах, почему происходит потеря стабильной числовой симметрии? Настоящее арифметическое расследование покажет, что за внешней хаотичностью окружающих нас вещественных чисел скрыта бесконечная степень их организаций, основой которой является числовая матрица, называемая «треугольник Паскаля» и размещенная в пространстве. Ибо любой отрезок, любого возрастающего вещественного числового ряда принадлежит к какой-либо последовательности, в которой каждый член определяется как некоторая функция предыдущих.

Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Физико-математические науки, № 1, с. 97-112 (2020) | Рубрики: 17 18

 

Федотова М.А., Петросян А.С. «Волновые процессы во вращающихся сжимаемых течениях астрофизической плазмы с устойчивой стратификацией» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 158, № 6, с. 1188-1214 (2020)

Теоретически исследуются волновые процессы во вращающемся слое сжимаемой астрофизической плазмы с устойчивой стратификацией и линейным профилем энтропии. Учет сжимаемости осуществляется в неупругом приближении. В этом приближении акустические волны отфильтрованы, система содержит слагаемые с потенциальной температурой (энтропией), а уравнение непрерывности – исходный стратифицированный профиль плотности. Сила Кориолиса в магнитогидродинамических уравнениях сжимаемой астрофизической плазмы рассматривается в четырех различных приближениях: стандартной f-плоскости, нестандартной f-плоскости (с учетом горизонтальной компоненты силы Кориолиса), стандартной β -плоскости и нестандартной β -плоскости. Для каждого рассматриваемого приближения силы Кориолиса развиты линейная и нелинейная теории волновых процессов. Найдены новые типы волн, восстанавливающими механизмами которых служат вращение, магнитное поле, гравитация и сжимаемость. Эффекты сжимаемости представлены в новых дисперсионных уравнениях частотой Брента–Вяйсяля для сжимаемых стратифицированных течений, зависящей как от исходного профиля плотности, так и от исходного профиля давления. С помощью качественного анализа дисперсионных кривых выявлены все реализующиеся типы трехволновых взаимодействий. Методом многомасштабных разложений получена система уравнений для амплитуд взаимодействующих волн и инкременты параметрических неустойчивостей.

Журнал экспериментальной и теоретической физики, 158, № 6, с. 1188-1214 (2020) | Рубрики: 17 18

 

Мамедов Т.Дж. «Нормальный удар клином по вязкоупругой нити с учетом ее разрушения (дозвуковой режим)» Вестник Бакинского университета. Серия физико-математических наук, № 3, с. 117-127 (2015)

Для дозвукового режима исследуются напряженное состояние и обрыв линейно вязкоупругой (типа Максвелла) нити при поперечном ударе жестким симметричным клином с постоянной скоростью.

Вестник Бакинского университета. Серия физико-математических наук, № 3, с. 117-127 (2015) | Рубрика: 17

 

Кадменский С.Г. «Квантовый детерминированный хаос» Вестник Воронежского государственного университета (ВГУ). Серия Физика. Математика, № 1, с. 13-21 (2000)

Исследованы условия проявления нерегулярности поведения и хаотичности гамильтоновых классических и квантовых систем.

Вестник Воронежского государственного университета (ВГУ). Серия Физика. Математика, № 1, с. 13-21 (2000) | Рубрика: 17

 

Сапронов Ю.И., Владимирова О.В., Ковалева М.И., Костин Д.В., Царев С.Л. «Гидродинамическая модель управления инвестиционным потоком» Вестник Воронежского государственного университета (ВГУ). Серия Физика. Математика, № 1, с. 75-93 (2020)

Рассмотрена модель автоматического распределения инвестиционного на основе обобщенного многомерного уравнения Навье–Стокса, определяющего поле скоростей многокомпонентного инвестиционного потока при условии прилипания изображающей точки на границе (обращения в ноль вектора скорости инвестиций). В случае стационарной модели предложена методика приближенного вычисления поля скоростей инвестиционного потока, основанная на построении приближенных стационарных решений методами Бубнова, Галеркина, Пуанкаре, Ляпунова и Шмидта. Представлены графические иллюстрации.

Вестник Воронежского государственного университета (ВГУ). Серия Физика. Математика, № 1, с. 75-93 (2020) | Рубрика: 17

 

Маликов З.М., Назаров Ф.Х. «Численное исследование двухфазного потока в центробежном пылеуловителе на основе двухжидкостной модели турбулентности» Морской вестник, № 3, с. 77-88 (2005)

Математическое моделирование закрученных турбулентных потоков является сложной проблемой. Исследование таких потоков с помощью методов прямого моделирования (DNS) или моделями больших вихрей (LES) требуют больших вычислительных ресурсов. А численное исследование двухфазного турбулентного потока внутри центробежного пылеуловителя на основе упомянутых методов на сегодняшний день практически не представляется возможным. Поэтому для исследования таких потоков приемлемыми математическими моделями являются модели турбулентности, основанные на замыкании уравнений Навье–Стокса, осредненных по Рейнольдсу (RANS). Однако линейные модели RANS, в основе которых лежит гипотеза Буссинеска, не пригодны для решения подобных задач. Дело в том, что гипотеза Буссинеска предполагает изотропную турбулентность, а в случае вращающихся течений возникает анизотропная турбулентность. При небольших закрутках потока в линейные модели RANS вводятся специальные поправки. При сильных закрутках потока, например, как в центробежных пылеуловителях, эти поправки могут быть недостаточными для получения приемлемых численных решений. Поэтому в таких случаях рекомендуется использовать нелинейные RANS модели, например, на основе рейнольдсовых напряжений. Но эти модели очень сложны и громоздки для исследования двухфазных сред. В последнее время появилась новая двухжидкостная модель турбулентности. Данная модель имеет высокую точность и проста в реализации при решении практических задач. Поэтому целью настоящей работы является численное исследование двухфазного турбулентного потока внутри центробежного пылеуловителя на основе новой двухжидкостной модели. Для верификации модели полученные численные результаты сопоставляются с экспериментальными данными. В работе также представлены результаты, полученные по линейной модели SARC.

Морской вестник, № 3, с. 77-88 (2005) | Рубрики: 04.12 17

 

Андреев В.Г., Вдовин В.А., Глазунов П.С., Васильев А.Б., Пинаев Ю.В., Хорин И.А., Черепенин В.А. «Измерение проводимости ультратонких пленок платины в СВЧ-диапазоне» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 495, № 1, с. 78-83 (2020)

Представлены результаты измерений коэффициентов отражения и пропускания пленок платины толщиной 1–30 нм, изготовленных на кварцевых подложках методом магнетронного распыления. Измерения проводились в прямоугольном волноводе на частотах 9–11 ГГц. При падении волны на пленку Pt со стороны кварцевой подложки (Q–Pt-ориентация) отмечено увеличение максимального значения коэффициента поглощения (Amax=0.45), а также наличие явно выраженного минимума коэффициента отражения ((Rmin=0.23) при толщине пленки 3 нм. Для пленок толщиной менее 10 нм измеренные значения вполне соответствуют модельной зависимости удельной проводимости от толщины. Расчеты удельной проводимости пленок Pt от толщины проведены с использованием приближенных граничных условий и измеренных значений коэффициента отражения.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 495, № 1, с. 78-83 (2020) | Рубрики: 04.14 17