Гидроаэромеханика

Кафедра гидроаэромеханики Санкт-Петербургского государственного университета была образована в 1929 году. Кафедра имеет богатую историю, с ней связаны имена выдающихся исследователей, руководителями кафедры были крупные ученые и яркие личности. Развитие гидромеханики в Петербургском университете было начато задолго до образования кафедры [1]. С первых лет создания Петербургского университета лекции по гидромеханике читали студентам университета академики Российской Академии наук Леонард Эйлер (1707–1783) и Даниил Бернулли (1700–1782). Термин «гидродинамика» впервые употребил Д. Бернулли в названии своего знаменитого трактата, написанного во время его работы в Петербурге. В 1929 году в университет был приглашен профессор Александр Александрович Саткевич (1869–1938), который организовал кафедру гидроаэромеханики и стал ее первым заведующим (с 1929 по 1936 г.г.). О развитии кафедры гидромеханики за 80 лет с момента образования — см. [2].

Александр Александрович Саткевич, выпускник Военно-инженерной академии (1894), с 1914 г. - генерал-лейтенант, в 1929 г. - начальник Инженерной Академии, профессор Ленинградского института инженеров путей сообщения и 1-го и 2-го Политехнических институтов, главный руководитель работ по аэромеханике в Академии воздушного флота им. Н. Е. Жуковского, член-корреспондент АН СССР, крупный специалист по гидроаэромеханике и термодинамике, теории винтовых и циркуляционных потоков жидкости. Он пригласил на кафедру для чтения лекций и научной работы ведущих профессоров: Н.Е. Кочина, К.И. Страховича, И.А. Кибеля, С.А. Христиановича, Н.Н. Поляхова. В это же время начались экспериментальные работы по гидроаэромеханике в Ленинградском университете. В 1933 г. была построена первая дозвуковая аэродинамическая труба АТ-12, создана Аэродинамическая лаборатория.

В 1936-1941 годах кафедру гидроаэромеханики возглавлял профессор Константин Иванович Страхович (1904-1968), крупный ученый в области механики вязкой жидкости, прикладной газовой динамики, термодинамики и теории лопастных механизмов. Известны его работы по неустановившемуся течению вязкой жидкости, точным решениям уравнений вязкой жидкости, устойчивости вращающихся жидких масс.

В 1942 году К.И. Страхович был незаконно репрессирован и с 1942 по 1954 год работал в закрытом КБ, где выполнил ряд специальных работ, имеющих важное оборонное значение. После 1954 года он работал в Ленинградском Политехническом институте и в Технологическом институте холодильной промышленности. В это время им опубликованы работы по магнитной газовой динамике и теплофизике.

В начале Великой Отечественной войны часть сотрудников кафедры и Аэродинамической лаборатории ушла на фронт. Некоторые сотрудники была эвакуированы в Елабугу и Саратов, часть оставалась в блокированном Ленинграде. Сотрудники кафедры, находившиеся в Елабуге, под руководством академика В.И. Смирнова выполнили работу Государственного Комитета Обороны по аэродинамике оперенных снарядов, мин и авиабомб. В части Ленинградского университета, эвакуированной в Саратов, с августа 1942 года начались учебные занятия и научная работа. В это время (с 1942 по 1944 г.) кафедрой заведовал профессор Анатолий Андреевич Гриб (1912-1978). А.А. Гриб, выпускник кафедры, после окончания аспирантуры в 1938 году работал в Томском университете, а затем вернулся в Ленинград. Его работы по нестационарной газодинамике, по теории взрыва, гидравлическому удару широко известны, они вошли в состав многих учебников.

После возвращения университета из эвакуации в 1944 г. кафедру гидроаэромеханики возглавил академик АН СССР Владимир Иванович Смирнов (1887–1974), выдающийся математик, ученый и педагог, истинно российский интеллигент. В.И. Смирнов сыграл большую роль в сохранении и укреплении кафедры в сложный послевоенный период. Сотрудники аэродинамической лаборатории быстро восстановили энергетическую установку, аэродинамические весы и приборы - лаборатория вступила в строй. По инициативе профессора И.П. Гинзбурга при кафедре была создана Газодинамическая лаборатория, что способствовало интенсивному развитию научной и учебной работы по теоретической и прикладной газовой динамике. Проводились многочисленные исследования для судостроительной и авиационной промышленности. Ведущую роль в этих исследованиях играли профессора С.В. Валландер, И.П. Гинзбург, А.А. Гриб.

В 1950 г. Владимир Иванович Смирнов передал заведование кафедрой гидроаэромеханики Сергею Васильевичу Валландеру (1917-1975), ставшему в том году профессором. С.В. Валландер возглавлял кафедру в течение 25 лет (1950–1975) до конца своей жизни. Член-корреспондент АН СССР (с 1966 г.), проректор Ленинградского университета по науке (1952–1956), директор Научно-исследовательского Института Математики и Механики (НИММ) ЛГУ (1957–1963), декан математико-механического факультета ЛГУ (1965–1973) профессор Сергей Васильевич Валландер - выдающийся ученый и организатор, блестящий лектор и научный руководитель. Научные интересы Сергея Васильевича в 40–50-х годах относились к проблемам сверхзвуковой и гиперзвуковой газодинамики и теории решеток. В конце 50-х годов С.В. Валландер обратился к новому научному направлению - аэродинамике разреженных газов и физико-химической аэродинамике. Появление новой тематики было связано с бурным развитием космонавтики в нашей стране и необходимостью исследования процессов, происходящих при полетах тел с большими скоростями в верхних слоях атмосферы.

Направление, заложенное С.В. Валландером, успешно развивается на кафедре. В настоящее время основная тематика работ школы Валландера:

• Физико-химическая аэродинамика и ее приложения.
• Вычислительные методы в газовой динамике.
• Экспериментальная аэродинамика.

Результаты, полученные сотрудниками и аспирантами кафедры в области физико-химической газодинамики и динамики разреженных газов, докладывались на всероссийских и международных симпозиумах, опубликованы в российских и зарубежных журналах и в настоящее время хорошо известны специалистам в этих областях. В 2007 и 2017 г. были проведены Всероссийские конференции, посвященные 90-летию и 100-летию со дня рождения Сергея Васильевича. Особенностью этих конференций явилось то, что они объединили доклады как выдающихся российских ученых по современным проблемам механики жидкости и газа, так и выступления молодых исследователей, занимающихся разработкой актуальных научных направлений. Большая часть докладов была сделана молодыми сотрудниками и аспирантами кафедры гидроаэромеханики СПбГУ, представляющими третье поколение научной школы по физико-химической и космической гидроаэромеханике, созданной Сергеем Васильевичем Валландером в 60-х годах прошлого века. Признанные успехи этой школы, высокий уровень сделанных на конференциях докладов и актуальность их тематики еще раз подтвердили перспективность идей Валландера и его научное предвидение.

С 1977 по 1987 г. кафедру гидроаэромеханики возглавлял заслуженный деятель науки РСФСР, профессор Николай Николаевич Поляхов (1906-1987). Н.Н. Поляхов - ученик академика С.А. Чаплыгина, крупнейший специалист по теории крыла и винта. Им создана теория нестационарных движений несущей поверхности конечного размаха при произвольных удлинениях. Н.Н. Поляхов обладал энциклопедическими знаниями в различных областях механики и в совершенстве владел ораторским искусством. Много труда он вложил в постановку основных и специальных курсов на математико-механическом факультете по теоретической механике, гидромеханике, истории механики, теории несущих поверхностей, динамике полета и баллистике. В течение 10 лет Н.Н. Поляхов был деканом математико-механического факультета. Свыше 30 лет он руководил общегородским семинаром преподавателей механики вузов Ленинграда, много лет возглавлял методическую комиссию университета, был членом Президиума научно-методического совета по теоретической механике Минвуза СССР, являлся председателем Головного Совета по механике Минвуза РСФСР, членом национального комитета по теоретической и прикладной механике, имел звание заслуженного деятеля науки. Начиная с 1997 г., в Санкт-Петербургском университете регулярно проводятся международные научные конференции по механике "Поляховские чтения".

С 1989 по 1999 гг. кафедрой гидроаэромеханики руководил член-корреспондент АН СССР (РАН), профессор Виктор Георгиевич Дулов (1929–2001), специалист в области теоретической газовой динамики, аэродинамики и прикладной математики, лауреат Государственной премии СССР, член Российского Национального Комитета по теоретической и прикладной механике. В.Г. Дулов - выпускник кафедры, после окончания университета преподавал в Ленинградском Военно-Механическом институте, а затем в Сибирском отделении АН СССР заведовал Вычислительным центром (Красноярск) и Институтом теоретической и прикладной механики (Новосибирск). Основными направлениями его научных исследований были проблемы нестационарных явлений в газовых потоках, методы расчета сверхзвуковых струйных течений, взаимодействия их с преградами, проблемы гиперзвукового обтекания тел пространственной конфигурации.

С 1999 по 2014 г. кафедрой руководил профессор Сергей Константинович Матвеев (1938-2020), выпускник кафедры, ученик И.П. Гинзбурга и С.В. Валландера, член Российского Национального Комитета по теоретической и прикладной механике, специалист в области газовой динамики, механики многофазных сред, численных методов в механике жидкости и газа. Вся его научная и педагогическая деятельность проходила в Лаборатории газовой динамики и на кафедре гидроаэромеханики. С.К. Матвеев - Почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, работал в СПбГУ более 50 лет; награжден медалью «Ветеран труда», медалью «В память 300-летия Санкт-Петербурга». В последние годы его научные интересы были связаны с расчетом сложных течений в различных технических устройствах, моделированием течений углеводородов в трубопроводах, разработке моделей турбулентности.

В настоящее время с 2014 г. кафедрой заведует выпускница кафедры, профессор Елена Владимировна Кустова, специалист в области кинетической теории процессов переноса и релаксации в неравновесных реагирующих газах, профессор РАН. Е.В. Кустовой был получен ряд фундаментальных результатов, имеющих большую теоретическую значимость и нашедших применение в области высотной аэродинамики, физико-химической газовой динамики, теории теплообмена. По тематике своих научных исследований Е.В. Кустова опубликовала более 200 работ, из них 2 монографии и более 150 статей в рецензируемых изданиях. Среди них такие ведущие журналы, как Physics of Fluids, Physical Review E, Journal of Physical Chemistry, Journal of Chemical Physics, Computer Physics Communications, Acta Astronautica и др. Имеет 7 свидетельств на интеллектуальную собственность. Является членом редколлегий Журнала технической физики, журнала Фундаментальная и прикладная гидрофизика, Journal of Theoretical and Applied Mechanics. Ведет активную научную работу в международных научных коллективах из Италии, Франции, Бельгии, Бразилии; имеет совместные проекты с Европейским космическим агентством (ESA), Немецким центром авиации и космонавтики (DLR). Организатор многих конференций: 27-30 International Symposia on Rarefied Gas Dynamics (2010-2016), 2-8 Поляховские чтения (2000-2018), Всероссийские конференции по гидроаэромеханике (2008, 2017); член международного программного комитета симпозиумов по динамике разреженного газа. За последние 5 лет руководила 4 научно-исследовательскими проектами СПбГУ, 4 грантами РФФИ, 2 грантами РНФ, двумя проектами в рамках консорциумов, созданных Европейским космическим агентством; общий объем средств, привлеченных на научные исследования, – более 100 млн. руб. Для выполнения НИР активно привлекаются студенты, аспиранты, молодые ученые. В 2010 г. Е.В. Кустова получила почетную грамоту Минобрнауки РФ за многолетнюю плодотворную работу по развитию и совершенствованию учебного процесса, значительный вклад в дело подготовки высококвалифицированных специалистов. В 2018 г. стала лауреатом диплома национальной премии «Профессор года» в номинации «Естественные науки».

За последние годы кафедра достигла больших успехов в учебной и научной деятельности. С 2012 г. на кафедре защищено 15 кандидатских и одна докторская диссертация, получено более 25 грантов (РНФ, РФФИ, СПбГУ, КНВШ, Европейского Космического Агентства), аспирантами и молодыми сотрудниками получено более 30 персональных стипендий и грантов. Опубликовано несколько монографий и учебных пособий, более 250 статей в российских и зарубежных журналах, получено более 10 патентов и свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ. Среди сотрудников кафедры - 5 активных молодых ученых; в научных исследованиях и работе над проектами принимают участие студенты и аспиранты.

В 2019 году кафедра отметила юбилей - 90 лет.

Литература

• Гинзбург И. П., Гриб А. А., Качанов Л. М., Поляхов Н. Н. Основные этапы развития механики на кафедрах Ленинградского университета за 1917–1977 годы // Вестн. Ленингр. ун-та. Сер.: Математика, механика, астрономия. 1977. Вып. 3. С. 5–20.
• А.И. Буравцев, С.К. Матвеев, Е.А. Нагнибеда. К 80-летию кафедры гидроаэромеханики // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 1: Математика, механика, астрономия. 2010. Вып. 2. С. 3–18.
• Е.А. Нагнибеда, М.А. Рыдалевская. Сергей Васильевич Валландер. К столетию со дня рождения // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Математика, механика, астрономия. 2017. Т. 4(62). Вып. 2. С. 345-354.