CC BY
182007
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Математика. Механика. Информатика Вып. 7(12)
Профессор Евгений Леонидович Тарунин
К 70-летию со дня рождения профессора кафедры прикладной математики и информатики, доктора физико-математических наук, заслуженного деятеля науки РФ Евгения Леонидовича Тарунина
Евгений Леонидович Тарунин родился в Перми 27 марта 1937 г. в семье служащих. Отец
- Леонид Иванович Тарунин - ветеринар. Мать
- Зинаида Ивановна Тарунина (Орлова)- преподаватель русского языка и литературы. Евгений Леонидович был вторым ребенком в семье, его сестра - Ольга Леонидовна Тарунина (Горбушина) - старше его на 4 года (сейчас она профессор кафедры геофизики университета). Отец прошел всю войну. В годы войны Евгений получил свою первую "специальность" - пастух.
После окончания школы с серебряной медалью ("хорошо" по литературе) в 1955 г. он поступил на физико-математический факультет Пермского (в то время Молотовского) университета. После первого и второго курсов ездил на целину (награжден медалью "За освоение целинных и залежных земель"). На пятом курсе в составе 5 сокурсников был послан в Пензу на завод счетно-аналитических машин для освоения ЭВМ «Урал-1».
Тема его дипломной работы "Увеличение быстродействия и надежности работы универсальной автоматической цифровой вычисли тельной машины «Урал-1»" во многом определила его дальнейшие научные интересы, неразрывно связанные с вычислительной техникой и
ее применением.
После окончания университета в 1960 г. по специальности "физика" Е.Л.Тарунин работал инженером в вычислительном центре университета. В 1963 г. женился на бывшей сокурснице - Таруниной (Красильниковой) Людмиле Борисовне. В 1964 г. у них родился сын.
После трех лет работы в качестве инженера (старшего с 1961 г.) Е.Л.Тарунин с согласия научного руководителя ВЦ Ю.В.Девингталя стал работать математиком-программистом. Ему поручили решить задачу, которую сформулировал Ефим Михайлович Жуховицкий. Она долгое время лежала в ВЦ без движения, так как опыта решения таких задач на ВЦ не было. В задаче требовалось решить систему нелинейных уравнений (свободной, тепловой) естественной конвекции (ЕК) методом сеток. После первых успехов в решении поставленной задачи Ефим Михайлович предложил ему поступить к нему в аспирантуру и с 1964 г. Евгений Леонидович -аспирант-заочник кафедры теоретической физики Пермского педагогического института.
В Перми не было возможности контактировать со специалистами по численным методам в области гидродинамики. Поэтому, когда в составе сборной команды университета по спор-
© С. В. Русаков, 2007
227
тивной гимнастике Е.Л.Тарунин поехал на универсиаду в Новосибирск, он набрался смелости и обратился к академику Н.Н.Яненко. Метод, которым он решал задачи, и результаты были одобрены и, кроме того, было получено приглашение участвовать во Всесоюзном семинаре ЧММВЖ (численные методы механики вязкой жидкости). С 1968 г. пермяки стали постоянными участниками этого семинара. Там состоялись полезные встречи с теми, кто решал подобные задачи и с кем в дальнейшем пришлось не раз встречаться на семинарах, конференциях, съездах (Л.М.Симуни, Л.А.Чудов, Б.К.Кузнецов, В.Л.Катков, В.М.Пасконов, Б.Л.Рождест-
венский, О.А.Ладыженская, В.Я.Ривкинд, В.М. Ковеня, В.Н.Варапаев и др.).
Осенью 1968 г. (в год окончания заочной аспирантуры) Е.Л.Тарунин защитил кандидатскую диссертацию - "Численное решение нелинейных задач теории тепловой конвекции". Защита состоялась в Пермском университете. Оппонентами были И.Г.Шапошников, Л.М.Симуни и Г.Ф.Шайдуров. Увеличенное число оппонентов (трое вместо двоих) было вызвано тем, что это была первая защита с применением численных методов к нелинейным задачам, и потому Е.М.Жуховицкий пригласил из Ленинграда Л.М.Симуни.
После защиты Е.Л.Тарунин работал научным сотрудником университета и старшим преподавателем на кафедре теории функций. С 1971 по 1984 г. он работал старшим научным сотрудником Отдела физики полимеров Уральского научного центра АН СССР (позднее Институт механики сплошных сред). В его подчинении была небольшая группа теоретического сектора - Б.И.Мызникова, И.И.Вертгейм, Т.П.Любимова, А.А.Непомнящий. Научную работу он совмещал с преподаванием в университете на кафедре прикладной математики.
В 1976 г. Е.Л.Тарунину было присвоено ученое звание старшего научного сотрудника по специальности "математическая физика".
В 1983 г. Евгений Леонидович защитил докторскую диссертацию "Численное исследование свободной конвекции". Защита состоялась в Новосибирске в Институте Гидродинамики СО АН СССР имени акад. Лаврентьева. Оппонентами были профессора В.И.Полежаев,
В.В.Пухначев, А.Г.Кирдяшкин.
В январе 1984 г. Е.Л.Тарунин был избран по конкурсу на должность заведующего кафедрой прикладной математики Пермского университета. В то время кафедра ПМ была самой многочисленной на механико-математическом факультете, а Евгений Леонидович был единственным доктором физико-математических наук
на факультете. В 1985 г. Е.Л.Тарунин получил звание профессора.
В должности заведующего кафедрой он работал 15 лет. В 1999 г., когда подошел к концу третий срок заведования кафедрой, Е.Л.Тарунин отказался подавать заявление на следующий срок (пусть руководством занимаются молодые). Заведовать кафедрой стал
C.В.Рyсаков, а Евгений Леонидович остался работать на кафедре профессором, полагая, что в этой должности у него будет больше времени на научные исследования.
Стиль исследований Е.Л.Тарунина - получение (по терминологии К.И. Бабенко) "доказуемых результатов". Этот же стиль он пропагандировал среди своих учеников и на городских семинарах "Методические проблемы вычислительного эксперимента", на которых Евгений Леонидович был председателем.
Е.Л.Тарунин считает, что ему повезло с учениками. Под его руководством успешно защитили кандидатские диссертации Б.И.Мызникова, И.И.Вертгейм, А.Н.Верещага, В.А.Оня-нов, Ю.А.Шварц, О.Л.Русакова, И.О.Келлер, М.П.Заварыкин, О.Г.Пенский, И.О.Макарихин, О.Н.Аликина. За консультации по численным методам ему благодарны многие ученые. По его учебному пособию "Вычислительный эксперимент в задачах свободной конвекции" учились специалисты и других городов страны.
Е.Л.Тарунин был руководителем различных хоздоговорных работ (Москва, Уфа, Березники), а после 1990-х гг. руководителем грантов РФФИ ("Гидродинамика и теплообмен в закрученных потоках (проблема эффекта Ранка-Хилша)"; "Бифуркация решений уравнений свободной конвекции в замкнутых областях (вычислительный эксперимент)"; "Гидродинамика и теплообмен вязкого газа в трубке Ранка-Хилша (вычислительный эксперимент)"; "Гидродинамика и теплообмен вихревых аппаратов".
Результаты его исследований докладывались на всесоюзных съездах, конференциях, семинарах и школах. Первое научное выступление Евгения Леонидовича на международной конференции в ФРГ состоялось в сентябре 1988 г. Яркие впечатления от этого события отражены в его статье "Мечта Циолковского" (газета "Пермский университет" за 22 октября 1988 года).
В молодые годы Е.Л.Тарунин занимался спортивной гимнастикой, имел первый спортивный разряд, состоял в сборной города и области, был чемпионом области по многоборью и отдельным снарядам. После 40 лет увлекся оздоровительным бегом, в возрасте старше 50 лет одолел 5 марафонов. Является членом клуба любителей бега "Вита" и клуба моржей "Тонус".
В свободное время он с удовольствием играет в быстрые шахматы (имел первый разряд), неоднократно становился чемпионом клуба "Вита" по шахматам и шашкам. До развала СССР увлекался коллекционированием марок по теме "Живопись" (великие мастера, импрессионисты). В 2005 г. подарил свою коллекцию Пермской художественной галерее.
В 1987 г. Е.Л.Тарунин награжден медалью "Ветеран труда", в 1995 г. избран академиком МАИ (Международной академии информатизации), а в 1997 г. - академиком МАН ВШ (Международная академия наук высшей школы). В 1998 г. ему присвоено звание "Заслуженный деятель науки РФ".
В 1999 г. краткая биография Е.Л. Таруни-на была опубликована в 13 издании IBC (International Biographical Centre, Cambridge England)
- "Who’s Who of Intellectuals". В 2002 г. он награжден нагрудным знаком Министерства образования РФ "Почетный работник Высшего профессионального образования".
К 60-летнему юбилею Е.Л.Тарунина доцент кафедры ПМИ С.Я.Гусман написал 60 строк, которые дают представление об основных чертах юбиляра:
Тарунин - юбиляр,
И, дату отмечая,
Сегодня я о нем Стихи свои читаю.
В ВЦ и ИМСС Работал он немало. Его и там и здесь Все время отличала
Решаемых задач Значительность и сложность, А главное, программ Высокая надежность.
Бывало "Арагац"
На части разбирают,
А счет его задач Машина продолжает. И, чтоб на ней считать Всем было интересней,
Учил он "Арагац"
Петь при работе песни.
Не раз он выступал В турнирах и на сцене,
С Утробиным самим Сражался в КВН'е. Важнейшим делом он Устойчивость считает,
Не спринт, а марафон Бежать предпочитает.
М-20 и БЭСМ-6 Освоил он успешно И вышел в доктора На разностях конечных. Он может рассчитать,
Как вниз вода струится,
Как мата избежать,
Как инерцоид мчится.
Умеет рассказать Все сложные моменты, Чтоб их могли понять Доценты и студенты. Когда Ю.В. АСНИ Здесь в ПГУ возглавил,
Он кафедру свою Тарунину оставил.
Е.Л. без суеты За это взялся дело:
От жуткой тесноты Избавил нас умело.
Он кафедру делить Умеет, если нужно,
И коллектив сплотить,
Чтобы работал дружно. Теперь он член МАИ, Усердно пишет книжки И быстро говорит На языке английском.
Но путь проделав тот,
Не стал он горд и важен:
Он песенку споет И анекдот расскажет.
Научные достижения Е. Л. Тарунина
Область научных интересов Е.Л.Тарунина
- математическое моделирование различных физических явлений, и более всего гидродинамики и тепловой конвекции.
Им опубликовано более 150 статей, монография и четыре учебных пособия. Следует отметить, что у него большая доля исследований (более 25%) без соавторов. Он разделяет мнение П.Л. Капицы о том, что хорошую работу чужими руками не сделаешь. Но во многих случаях без соавторов не обойтись. Всем им он благодарен за сотрудничество, а также и всем, с кем вел научную переписку (Булеев Н.И., Калис Х.Э., Ноготов Е.Ф., Пененко В.В., Полевиков В.К., Полежаев В.И., Пухначев В.В., Сармин Э.Н., Севостьянов Г.М., Тимухин Г.И. и др.).
В 2002 г. вышла монография Е.Л.Тарунина "Нелинейные задачи тепловой конвекции". Монография дает представление о нелинейных проблемах ЕК, изучаемых в "Пермской гидродинамической школе" с помощью вычислительных экспериментов (ВЭ). Тематика проблем может быть охарактеризована следующими ключевыми словами: устойчивость равновесия и течений, надкритические режимы ЕК, подкритические движения, ветвление решений, влияние на устойчивость различных факторов (магнитные и электрические поля, модуляция, излучение). Часть статей посвящена разработке алгоритмов.
Так как в книгу включен обзор исследований, выполненных до 2002 г., кратко упомянем основные научные достижения Е.Л.Та-рунина, заметив, что часть его достижений отражена в монографиях (Гершуни Г.З., Жуховиц-кий Е.М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1972; Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М., Непомнящий А.А Устойчивость конвективных течений. М.: Наука, 1989; Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970; Бабский В.Г. и др. Гидромеханика невесомости. М.: Наука, 1976) и в обзоре: Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость // Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа. ВИНИТИ. 1978. Т.11. С.66-154.
Вначале отметим те результаты, которые вошли в кандидатскую диссертацию Е.Л.Тарунина. Опровергнута гипотеза известного английского ученого Батчелора о структуре ядра интенсивной конвекции в замкнутой полости. Эксперименты Г.Ф.Шайдурова также не подтверждали эту гипотезу, но авторитет Батчелора был настолько велик, что результатам экс-
периментов Г.Ф.Шайдурова не верили и старались найти причины его "неудач". Показано, что при значениях числа Грасгофа (G < 103) можно пренебречь нелинейными слагаемыми в уравнении движения и считать задачу в приближении " ползущего течения", используя лишь первые члены разложения решения по числу Грасгофа (такие разложения использовал И.Г.Ша-пошников и др.). Впервые с помощью ВЭ была найдена граница применимости корневого закона Ландау и его параметры при подогреве снизу, определена граница смены стационарных режимов на колебания. Обнаружены колебания в виде пульсаций в пограничном слое, которые позднее стали объектом исследования многих ученых. Впервые исследован вторичный нелинейный режим течения, возникающий после потери устойчивости основного (первичного) течения в вертикальном слое. В дальнейшем такие исследования продолжались при различных усложнениях (наклон слоя, различные значения чисел Прандтля, неньютоновские жидкости, движение границ области, прокачка вдоль слоя, модуляция силы тяжести и др.).
Эти достижения были отмечены в заключении кандидатской диссертации. Поэтому член диссертационного совета Н.Ф.Лебедев спросил Е.М.Жуховицкого: "Если это кандидатская, то какая же должна быть докторская?"
Большая серия работ Е.Л.Тарунина посвящена вопросам нетривиального ветвления решений. Исследованы ветвления в задачах ЭГД (электро-гидродинамики) и тепловой конвекции с учетом излучения. Большое число примеров ветвления привело к пониманию того факта, что идеальные условия строгого равновесия в экспериментах обычно невыполнимы, и потому следует считать, что ветвление это - ситуация общего положения, а не экзотическая. Эта точка зрения была изложена Е.Л.Таруниным на международном симпозиуме "Generation of Large Scale Structures in Continuous Media" (Рос-сия,1990) в сообщении совместно с А.Н.Ша-рифулиным.
Доказано существование подкритическо-го движения в случае вязкости, зависящей от температуры. Первая статья по этой проблеме была опубликована в журнале "Теплофизика высоких температур" (соавторы Г.З.Гершуни, Е.М.Жуховицкий). Учет трехмерности течения был выполнен с Б.И.Мызниковой. Зависимость эффекта от перепада температур исследована с О.Н.Аликиной.
Развенчана попытка инженера В.Н.Толчина (создателя инерцоидов) опровергнуть законы механики. Со своими идеями опровергателя науки этот талантливый инженер не-
однократно обращался в Пермский университет и научные институты столицы. Ученые Москвы (А.Ю.Ишлинский, Г.Ю.Степанов) удивлялись тому, что сильная школа теоретиков Перми не может дать достойный ответ антинаучным наскокам изобретателя. По инициативе главы теоретиков университета И.Г.Шапошникова Е.М.Жуховицкий вывел уравнение движения инерцоида (по сути дела, это второй закон Ньютона с учетом перемещающихся частей), а Е.Л.Тарунин решил эти уравнения методом пошагового интегрирования. Позднее Е.Л.Тарунин дважды возвращался к этой проблеме. Последнее обращение к ней состоялось весной 2000 г. после выступления в университете Г.И.Шипова. По поводу его выступления была написана заметка "Почему НЛО?" (Пермский университет, №4(1691), апрель 2000) - НЛО расшифровывалось как "нас легко обмануть".
Исследованы нестационарные процессы конвекции жидкости в шаровой емкости (х/д для Уфы) и в иллюминаторах спускаемых космических аппаратов (х/д для Москвы).
Решена астрофизическая задача о надкритической ЕК в самогравитирующей сфере с внутренними источниками тепла.
При решении задачи о гидродинамическом волчке показано, что не всегда (по Эйнштейну) чаинки в стакане собираются в центре. Судьба чаинок зависит от стадии процесса.
Впервые численно изучены надкритические режимы ЕК в магнитном поле. Интерес к изучению влияния магнитного поля на устойчивость равновесия жидкости, подогреваемой снизу, был вызван первоначально астрофизическими проблемами. Считается, например, что вариации магнитного поля Солнца определяют вспышки в его короне, сопровождаемые тепловой конвекцией. Установлено соответствие с результатами линейной теории и определены зависимости интегральных характеристик течения от числа Рэлея. Позднее было показано, что модуляция силы тяжести приводит к понижению порога устойчивости и к эффекту захвата частоты.
Много внимания Е.Л.Турунин уделял развитию численных методов и их оптимизации. Им получено обобщение формул для вихря, определен параметр, отвечающий за устойчивость метода, и показана стабилизирующая роль нижней релаксации. Результаты этих публикаций позволили М.Н.Захаренкову (Вычислительные технологии. Новосибирск: ИВТ СО РАН. Т.4. №12. С. 137-138) сказать: "Теория постановки граничных условий для завихренности разрабатывалась долго ... и решительный прогресс был достигнут в работах Тарунина". Развит принцип
Бабенко-Гельфанда применительно к двухполевому методу. В случае двухполевого метода он оказался наиболее эффективным. Для решения задач с эффектом проскальзывания Е.Л.Таруниным была выполнена модификации формул для вихря скорости на границе. Эффекты проскальзывания проявляются при течении в капиллярах и шнековых устройствах. Предложен эффективный метод последовательности сеток, в несколько раз сокращающий затраты машинного времени при нахождении стационарного решения. Кроме того, метод позволяет получить информацию о погрешности решения и уточнить его. Развит метод сеток, позволяющий просто вычислять критические числа Рэлея для замкнутых полостей. Продемонстрированы возможности метода фиктивных областей и даны критические оценки погрешности решения. Указаны способы уменьшения погрешности популярной модели гидродинамики - ячейки Хе-ле-Шоу и показано, что теплообмен на широких гранях существенно меняет амплитуду вблизи критического числа Рэлея и, кроме того, объясняет лабораторные эксперименты, в которых конвекция наблюдалась даже при подогреве сверху. Впервые выполнены расчеты естественной конвекции при кристаллизации. Расчеты потребовали модификации алгоритма вблизи границы фаз. Возможности векторного варианта двухполевого метода для решения трехмерных задач продемонстрированы в работах с Б.И.Мызниковой и, таким образом, поколеблено распространенное мнение, что двухполевой метод приспособлен для решения только двумерных течений. Выполнено детальное сравнение двухполевого метода с методом в естественных переменных и показано, что аппроксимацион-ные свойства методов близки, но двухполевой метод оказался в 2-3 раза экономичнее.
Серия статей посвящена проблеме хранения нефтепродуктов в подземных резервуарах. Планируется отразить опыт решения этих задач в монографии.
Возможности управлять потоками электрического поля (особенно в невесомости) продемонстрированы на ряде задач электродинамики. Продолжение исследований Г.А.Остроумова (ЭГД течение, вызванное наличием острого электрода) выполнено совместно с Ю.А.Шварц. Потребовалась тщательная проработка алгоритма для обеспечения сходимости результатов при наличии острого электрода. Результаты расчетов докладывались на международной конференции в Риме в 1996 г. Большие возможности управления устойчивостью при использовании обратной связи между параметрами управления (воздействия) и данными об отклонении систе-
мы от желанного состояния продемонстрированы в работах с И.О.Келлером.
Существует около десятка гипотез объяснения эффекта Ранка-Хилша. Показано, что использование полных уравнений газовой динамики не требует для объяснения эффекта привлечения дополнительных гипотез. Результаты этих исследований докладывались на международной конференции в Оксфорде в 2005 г.
Влияние вибрационных воздействий на устойчивость гидродинамических систем исследовалась во многих работах. Несмотря на это, из поля зрения выпал естественный вопрос о возможности резонансных колебаний неравномерно нагретой жидкости. Выполненные расчеты показали область частот, в которой следует ожидать резонанс.
Около десятка публикаций посвящено исследованию влияния асимметричных колебаний в различных механических системах и, в частности, в конвекции. Показано, что асимметрия дает новые эффекты (изменение критических параметров, необычность резонанса и др. ). В частности, получена аналитическая формула для критерия П.Л.Капицы об устойчивости инверсного положения маятника от параметра асимметрии. Выполнено обобщение задачи Н.Е.Жуковского о рассеве.
Предложена новая модель описания усредненного электрического поля атомов с большим зарядовым числом. Выполнено сравнение предложенной модели с известными (Томаса-Ферми и Н.Бора). Предложенная модель использовалась при моделировании известных опытов Дэвиссона-Джермера. Цель моделирования - расширить представление о границах
применимости классической механики.
Одно из последних научных увлечений Е.Л.Тарунина - биологические и медицинские проблемы охлаждения тела в ледяной воде.
Проблема интересует медицинских работников, спасающих людей испытавших переохлаждение и хирургов, которые делают операции на так называемом "сухом сердце" сильно охлажденных пациентов.
Е.Л.Тарунин - опытный педагог. Его педагогический стаж более 40 лет (работая в вычислительном центре, он учил программированию школьников 102 школы). Студентам физического факультета он читал "Программирование", "Численные методы", "Численные методы в гидродинамике". На механико-математическом факультете он читает "Численные методы", "Избранные главы математической физики", "Вычислительная гидродинамика", "Специальные функции".
Свой юбилей Е.Л.Тарунин встречает с большими надеждами на свои будущие успехи и успехи учеников. Так как он читает студентам спецкурс "История и методология прикладной математики", он хорошо знает, что многим ученым удавалось выполнить эпохальные открытия и после 70 лет. В частности, закон Био-Савала-Лапласа был сформулирован Лапласом, когда ему было 72 года. На первой лекции по упомянутому спецкурсу Е.Л.Тарунин обычно рассказывает о Фабре - знаменитом французском энтомологе и энциклопедисте. Почему? Да потому, что его биография ярко показывает значимость трудолюбия для достижения успехов. Любимое слово Фабра "Лаборемус" (за работу) является любимым и для юбиляра.
To 70-years of professor E.L. Tarunin
S. V. Rusakov
Perm State University, 614990, Perm, Bukireva st., 15
The brief biography of professor E.L.Tarunin and the information on his scientific and school-methodical activity are published in this paper.
