CC BY
24ВКЛАД УЧЕНИКОВ Е.М. ЖУХОВИЦКОГО В РАБОТУ ПЕРМСКОГО ГОРОДСКОГО ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СЕМИНАРА
Р.В. Бирих
В начале 60-х гг. прошлого века на базе Пермского государственного университета начинает систематическую научную работу Пермский городской гидродинамический семинар. Он возник как детище двух активных ученых и друзей в то время доцента кафедры теоретической физики ПГУ Григорий Зиновьевич Гершуни и доцента кафедры физики Пермского государственного педагогического института Ефима Михайловича Жуховицкого. Эти два удивительных человека руководили работой семинара на протяжении многих лет, организуя еженедельные научные дискуссии. В первые годы работы семинара, кроме результатов собственных исследований, представлялись обзоры наиболее интересных зарубежных работ по физической гидродинамике. Позднее, когда Пермская гидродинамическая школа заметно выросла, стали доминировать обсуждения собственных исследований участников семинара. Мне в своих воспоминаниях хотелось остановиться на начальном этапе развития семинара, когда зарождалась огромная пермская гидродинамическая школа, и напомнить об исследованиях ученых, выпускников ПГУ, работавших в ПГПИ.
Начало работы семинара по времени примерно совпало с открытием аспирантуры по механике жидкости и газа в Пермском пединституте, а затем в Пермском госуниверситете. В это же время начинается интенсивная работа вычислительного центра госуниверситета под научным руководством Ю.В. Дивенгталя, который с пониманием относился к нам, теоретикам, и разрешал занимать все свободное от плановых работ машинное время (к нашему счастью, машину нельзя было выключать, и аспиранты-теоретики могли целыми ночами что-нибудь считать). Одной из проблем, которую ставили Григорий Зиновьевич и Ефим Михайлович перед своими учениками, была организация численного эксперимента по конвективной устойчивости. Мне предстояло построить в максимально возможном для машины «Арагац» приближении алгоритм по исследованию устойчивости течений с нечетным профилем скорости
© Бирих Р.В., 2017
методом Галеркина. Задача состояла в решении полной проблемы на собственные значения для матрицы 18-го порядка, которая занимала практически всю оперативную память машины (а другой памяти у нее не было). Эти работы по использованию метода Галеркина затем продолжил первый аспирант Григория Зиновьевича Р.Н. Рудаков (в дальнейшем профессор кафедры теоретической механики Пермского технического университета), исследуя устойчивость конвективного течения в вертикальном и наклонном слоях с разной температурой границ [1]. Аспирант Ефима Михайловича В.М. Мызников (в дальнейшем доцент, зав. кафедрой общей физики педагогического университета) уже на машине следующего поколения М-220 методом Галеркина исследовал устойчивость конвекции в горизонтальном слое жидкости с продольным градиентом температуры [2]. Эта задача родилась при обсуждении на семинаре эксперимента О.А. Евдокимовой по наблюдению конвекции в длинной кювете с разной температурой стенок. Автору этих строк после семинара удалось написать точное решение задачи о термокапиллярной конвекции для бесконечного слоя [3]. Аспирант А. А. Якимов (в то время начальник ВЦ ПГУ) применил метод Галеркина для исследования устойчивости течения с внутренними источниками тепла [4]; это потребовало построения алгоритма диагонализа-ции комплексной матрицы. Метод Галеркина использовал ещё один аспирант - Д. Л. Шварцблат (канд. физ.-мат. наук, доцент Кировского технического университета) для исследования конвекции в слое, через который осуществляется поперечный поток жидкости [5]. Аспирант В.М. Шихов для исследования устойчивости конвективного движения в вертикальном слое с проницаемыми границами и устойчивости течения с вязкостью, зависящей от температуры, применил метод пошагового интегрирования с ортогонализацией решений для сохранения их линейной независимости [6]. Все эти работы подробно обсуждались на Пермском гидродинамическом семинаре и завершились защитой кандидатских диссертаций.
Первые численные эксперименты по тепловой конвекции с использованием метода конечных разностей в Перми связаны с именем второго аспиранта Жуховицкого Е.Л. Тарунина (в дальнейшем д-р физ.-мат. наук, профессор ПГУ). В первых работах он исследовал нелинейные режимы конвекции в квадратных полостях, подогреваемых снизу или сбоку. Впервые он увидел колебательные режимы конвекции, которые вызвали большой интерес и обсуждение [7]. Семинару было представлено много интересных работ Таруни-ным и его учениками. Исследование конвективных течений мето-
дом конечных разностей в дальнейшем развивали аспиранты Жу-ховицкого О.Н. Дементьев (д-р физ.-мат. наук, профессор Челябинского государственного университета), рассмотревший возникновение конвекции в запыленной среде [8], Л.П. Возовой (канд. физ.-мат. наук, доцент ПГПИ), исследовавший возникновение конвекции в полости с волнистыми границами [9], А.К. Колесников (к.ф.-м.н., ректор Пермского педагогического университета), вместе с Ерёминым Е.А. изучавший влияние гравитационной конвекции на порог теплового взрыва в химически активных средах [10], Г.З. Файнбург (д-р физ.-мат. наук, профессор Пермского технического университета), занимавшийся моделированием турбулентной конвекции, Л.Е. Сорокин (канд. физ.-мат. наук, ВЦ ПГУ), который изучал нелинейные возмущения в неизотермическом вертикальном слое с термодиффузией [11], И.Б. Симановский (д-р физ.-мат. наук, доцент ПГПИ), который анализировал гравитационную и термокапиллярную конвекцию в двухслойных системах в самых разных тепловых условиях.
О своих численных экспериментах по периодическому воздействию внешнего поля на конвективные системы рассказывали аспирант Ефима Михайловича начальник КИВЦ «Пермнефть» Ю. С. Юрков [12], доцент кафедры теоретической физики ПГПИ Г.И. Бурдэ [13]. С очень интересными докладами о нелинейном развитии возмущений в надкритической области выступал аспирант Жу-ховицкого А. А. Непомнящий [14] - теперь ученый с мировым именем. Завершая рассказ об этом этапе жизни гидродинамического семинара и кафедры теоретической физики ПГПИ нельзя не вспомнить об интересных теоретических изысканиях аспиранта В. Н. Са-ранина, его доклад о природе шаровой молнии. На фото 1 приведены все действующие лица на время 50-летнего юбилея Е.М. Жухо-вицкого.
С 1964 по 1968 г. на кафедре теоретической физики ПГПИ под руководством Ефима Михайловича работал выдающийся организатор науки Владимир Абрамович Брискман (фото 2). В эти годы он выполнил цикл исследований по электромагнитному перемешиванию жидких металлов, результаты которых были применены в металлургическом производстве.
В 1968 г. В. А. Брискман, работая в Пермском госуниверситете, взялся за нелегкую техническую задачу открытия в Перми в рамках УНЦ АН СССР самостоятельного подразделения - Отдела физики полимеров, и в его рамках независимой Лаборатории гидродинамической устойчивости.
Фото 1. Открытка, подаренная Ефиму Михайловичу в день его 50-летия. Фотография публикуется впервые
Фото 2. Участники VI Всесоюзного съезда по теоретической и прикладной механике. Ташкент, 1986 г. Слева направо: Р.В. Бирих, Е.М. Жуховицкий, Г.З. Гершуни, В.А. Брискман. Фото А.И. Цаплина
Заметное изменение тематики семинара произошло после публикации в Докладах АН СССР статьи Григория Зиновьевича и Ефима Михайловича «О свободной тепловой конвекции в вибрационном поле в условиях невесомости». Был сделан целый ряд докладов по конвекции, вызванной высокочастотными вибрациями.
Как написал мне в связи с подготовкой сборника «Конвективные течения...», посвященного памяти Е.М. Жуховицкого, Григорий Федорович Шайдуров: «В начале 80-х Ефим Михайлович почувствовал необходимость в организации на кафедре теоретической физики педагогического института экспериментальных исследований. Для решения этой проблемы он выбрал оптимальный путь: пригласил на кафедру молодого перспективного физика-экспериментатора, моего аспиранта В. Г. Козлова. Вскоре экспериментальные работы, выполненные в Пединституте, стали заметным явлением в жизни Пермской гидродинамической школы».
Действительно, в ПГПИ усилиями В.Г. Козлова и А. А. Ивановой была воспитана большая группа экспериментаторов, которые своими трудами украсили работу Пермского гидродинамического семинара. Но это было уже следующее поколение исследователей.
В заключение мне хотелось отметить еще один важный момент в изменении нашей научной жизни, связанный с началом интенсивного международного сотрудничества в 90-е гг. В Пермь приехала большая группа ученых из Европейского космического агентства (ESA) для координации научных исследований. На семинаре появились совместные, интернациональные доклады, а наши ученые стали часто бывать за рубежом.
1. Рудаков Р.Н. О малых возмущениях конвективного течения между вертикальными плоскостями (1966). К теории релеевской неустойчивости (1967, наклонный слой с вертикальным градиентом температуры).
2. Мызников ВМ. Об устойчивости плоскопараллельного конвективного течения жидкости в горизонтальном слое (1974).
3. Бирих Р.В. О термокапиллярной конвекции в горизонтальном слое с продольным градиентом (1966).
4. Якимов А.А. Об устойчивости стационарного конвективного движения, вызванного внутренними источниками тепла (1970).
5. Шварцблат Д.Л. О спектре возмущений и конвективной неустойчивости плоского горизонтального слоя жидкости с проницаемыми границами (1968, метод Галеркина). Нелинейные режимы - метод сеток (1969).
6. Шихов В.М. Об устойчивости конвективного движения в вертикальном слое с проницаемыми границами (1974). Об устойчивости конвективного течения жидкости с вязкостью, зависящей от температуры (1975, метод пошагового интегрирования с орто-гонализацией решений).
7. Тарутин Е.Л. Численное исследование конвекции жидкости, подогреваемой снизу (1966, квадратная полость; колебательный режим при больших Яа). Вторичные стационарные конвективные движения в плоском вертикальном слое жидкости (1968).
8. Дементьев О.Н. Устойчивость конвективного движения среды, несущей твердую примесь (1974, пошаговая ортогонализация). О влиянии тепловых свойств границ на устойчивость конвективного течения в вертикальном слое (1977).
9. Возовой Л.П. Конвекция в вертикальном слое с волнистыми границами (1976).
10.Колесников А.К. Об устойчивости стационарных режимов теп-ломассопереноса в химически активных средах (1977, анализ спектров возмущений для высоко температурного и низкотемпературного режимов). О конвективной неустойчивости смеси с концентрационными источниками тепла (1979).
11. Сорокин Л.Е. О нелинейном конвективном движении в плоском вертикальном слое жидкости в области колебательной неустойчивости (1974). Устойчивость конвективного течения бинарной смеси при наличии термодиффузии и вертикального градиента концентрации (1983).
12. Юрков Ю.С. О конвективной устойчивости при наличии периодически меняющегося параметра (1970).
13. Бурдэ Г.И. Численное исследование конвекции, возникающей в модулированном поле внешних сил (1970).
14. Непомнящий А.А. Устойчивость волновых режимов в пленке, стекающей по наклонной плоскости (1974). Движения типа модулированных волн, возникающие в результате неустойчивости пространственно-периодических вторичных движений (1974). О вторичных конвективных движениях в вертикальном слое (1975) и в плоском наклонном слое (1977, метод сеток, обнаружена область параметров, где существуют два устойчивых стационарных режима).
