КАФЕДРА

КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МФТИ

Заведующий кафедрой

профессор Хлопков Ю.И.

В истории факультета было немало чрезвычайно ярких страниц. Само создание ФАЛТ в 1965 году явилось выдающимся шагом в развитии системы Физтеха. Тогда учебный процесс был практически "вдвинут" в научную деятельность крупнейшего исследовательского центра страны – ЦАГИ им. профессора Н.Е. Жуковского. Занимались организацией факультета крупнейшие ученые, генеральные конструкторы, министры, государственные и политические деятели. Впоследствии не раз предпринимались попытки воспроизвести подобную акцию и по другим научным направлениям.

В частности, были попытки организовать факультеты Физтеха в Королеве (космическое направление), Красной Пахре (проблемы энергетики), Зеленограде (электроника), Пущине (физико-химическая биология) и др. Но, по-видимому, не хватало материальной поддержки, уровня государственной заинтересованности, накала человеческих страстей.

Благодаря органической связи учебного процесса и передовой науки, ФАЛТ очень чутко и оперативно отслеживает потребности аэрокосмической отрасли. Так, практически мгновенно факультет сориентировался на подготовку кадров в обеспечение выполнения ряда национальных программ: компьютерного моделирования течений жидкостей и газов, траекторных задач, проблем прочности и ресурса летательной техники. При вводе в строй уникального объекта – сверхзвуковой аэродинамической трубы Т-128 – ФАЛТ уже подготовил специалистов по доводке, наладке и постановке экспериментов на этой сложнейшей установке. Когда встал вопрос о подготовке военных ученых, факультет подготовил в адъюнктуру военно-воздушной академии несколько десятков выпускников, некоторые из которых уже доктора наук.

В настоящее время в связи с расширением круга проблем аэрокосмических технологий чрезвычайно актуальным оказалось направление численного моделирования аэродинамических процессов на различных режимах течений жидкостей и газов – от свободно-молекулярных режимов для космических объектов до режимов, связанных с движением аппаратов непосредственно над землей и под водой. Это направление явно выделяется в отдельную науку, которая получила название "вычислительная аэродинамика". С точки зрения физики она исследует одни из самых сложных явлений – течения жидкостей, газов и плазмы с учетом их внутренней структуры, физико-химических превращений, возникновением и развитием неустойчивостей, вихревых особенностей, турбулентных пульсаций.

При этом скорости могут меняться от нулевых (М ~ 0 – режим взлета/посадки) до второй космической (М ® ¥). С точки зрения высшей математики, эта наука имеет дело с самыми сложными уравнениями математической физики: системами нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных Эйлера и Навье-Стокса, нелинейных интегро-дифференциальных кинетических уравнений Больцмана и Власова. С точки зрения вычислительной математики эта наука использует все передовые достижения прикладной математики. Более того, в вычислительной аэродинамике разработаны оригинальные подходы построения численных алгоритмов, позволяющих моделировать сложные явления, не обращаясь прямо к уравнениям.

Реакцией факультета на необходимость подготовки кадров в эту бурно развивающуюся область явилась организация в 1994 году факультетской кафедры вычислительной аэродинамики. Кафедра управляет учебным процессом по всем направлениям, связанным с использованием компьютера практически на всех курсах: начиная с 1-го, где даются основы вычислительной техники, языков программирования, операционных систем и навыки работы с компьютерами, и заканчивая аспирантами. На кафедре преподаются как классические дисциплины, так и оригинальные курсы, связанные с методами Монте-Карло, нейронными сетями, прямым численным моделированием и компьютерной аналитикой.

М.В. Спиркина, секретарь кафедры КМ.

Кафедра не только одна из самых молодых по времени образования, но и по среднему возрасту преподавателей (45 лет). На кафедре наряду с опытными учеными в области прикладной математики ведут преподавание молодые специалисты и аспиранты.

На кафедре ведется большая научно-исследовательская работа, в которой основной действующей силой являются наши студенты и аспиранты. В частности, коллектив кафедры неоднократно выигрывал гранты Российского Фонда Фундаментальных Исследований по ряду научных направлений. По заказам департамента авиационной промышленности, Росавиакосмоса , министерства образования и науки Российской Федерации кафедра ведет научную работу по исследованию турбулентных течений в пограничном слое, экологии ближнего космоса, авиационной акустике. Заметным этапом в развитии факультета стало приобретение при поддержке РФФИ и развёртывание на кафедре суперкомпьютера МВС-1000 на шестнадцати процессорах, позволившего поставить научно-исследовательскую работу на факультете на новый качественный уровень. Центр параллельных вычислений на базе МВС-1000 позволил не только существенно укрепить связи кафедры с другими кафедрами и базовыми организациями, но и расширить связи с рядом академических институтов.

Сотрудники кафедры активно участвуют во многих международных симпозиумах по аэродинамике, вычислительным методам, нелинейной динамике, статистическому моделированию. Крупным событием в жизни Физтеха была организация на ФАЛТ XIV Международной школы по моделям механики сплошных сред (1997).

Несмотря на молодой возраст, на кафедре уже сложились определенные традиции, в которых самым главным мы считаем успехи ее студентов и аспирантов.

В частности, наши студенты принимали участие в полутора десятках международных симпозиумов по последним достижениям в аэронавтике, Rarefy Gas Dynamics, AIAA, Nonlinear Physic and cetera (Варшава, Пекин, Марсель, Санкт Петербург, Оксфорд …). Студенты нашей кафедры неоднократно получали различные именные стипендии С.А. Чаплыгина, И.Ф. Петрова, А.В. Белякова, в том числе и международные от фонда Сороса, фирм General Electric и Boeing. Многие студенты с других кафедр ведут у нас научную и общественную работу.

Центр Параллельных Вычислений

МВС-1000

Заместитель заведующего кафедрой С.Л. Горелов

Заведующий Центром параллельных вычислений доцент Юмашев И.Л.

.

.

Профессор И.В. Егоров, д. ф.-м. н., начальник 8 отд. ЦАГИ.

Ряд выпускников кафедры продолжают свою учебу или работу в различных университетах мира и в компаниях, работающих в области высоких технологий. Как правило, где бы они не продолжали учёбу или работу они неизменно становятся лучшими учёными этих университетов и компаний.

Как часто бывает в активных и развивающихся коллективах, направления деятельности этих коллективов не всегда укладываются в заранее обозначенные рамки. Активность студентов и преподавателей рождает новые задачи, методики, курсы.

В области аэродинамического проектирования удалось применить обучающиеся нейронные сети. Эффективным оказалось использование кинетических свойств газов при конструировании конечно-разностных методов для уравнений сплошной среды. Методы компьютерной аналитики и нейронных технологий оказались эффективными при решении финансово-экономических проблем. Исследовательская работа преподавателей и студентов ведется также в областях статистического моделирования, использования компьютерной аналитики, асимптотических методов.

В настоящее время области исследований представляют широкий спектр, существенно выходящий за рамки вычислительной аэродинамики. В связи с широтой исследуемых проблем в 2002 году кафедра была переименована в кафедру компьютерного моделирования.

Выпуск 2001 года.

САПР Unigraphics Программное обеспечение
и оборудование

Ø17.0 (EDS)

ØСеткопостроитель TurboGrid 1.6 (ANSYS)

ØПрограммный комплекс CFX 5.5.1 и 5.6 (ANSYS)

ØПрограммный комплекс NASTRAN (MSC)

ØМногопроцессорная вычислительная система

МВС-1000/16 (на основе Pentium

Выпуск 2003 года.

Интеграция с ведущими отечественными и зарубежными научными центрами позволила принять на вооружение последние достижения в области расчетного программного обеспечения для решения реальных промышленных и научных задач.

Пример моделирования физических процессов в авиадвигателе самолётов пятого поколения

В настоящее время на кафедре читается около 20 курсов, охватывающих практически все компьютерные дисциплины (информатика, языки программирования, компьютерные сети, нейронные сети, технологии программирования, вычислительная математика, статистическое моделирование, системы компьютерной аналитики, операционные системы), дополнительные главы математики, теоретическую и вычислительную аэродинамику и прочность, экономику.

.

Преподаватели выпускники 2004 года

К настоящему времени через фундаментальные курсы, читаемые на кафедре, прошли более тысячи человек. Около полустни защитили магистерские диссертации, шестеро аспирантов защитили кандидатские и трое докторские диссертации.

Приток студенческих и аспирантских молодых сил в совокупности с опытом старших поколений позволяет с оптимизмом смотреть в будущее, ставить и решать новые задачи.