История кафедры

История кафедры математической физики насчитывает более пятидесяти лет. Наверное, одним из наиболее обширных обзоров работы кафедры за период с основания до 2012 года дан в статье профессора кафедры математической физики, доктора физико-математических наук Буркиной Р. С.

“Становление физико-технического факультета, а вместе с ним и кафедры математической физики ТГУ было связано с бурным ростом исследований в области ракетных систем. Кафедра математической физики открыта приказом ректора в 1963 году и ее первым заведующим был назначен доцент механико-математического факультета Ю.С. Завьялов. Однако возглавлял кафедру он совсем недолго, поскольку вскоре уехал работать в один из институтов Новосибирского Академгородка. Далее кафедру возглавил тогда доцент физико – технического факультета Владимир Никифорович Вилюнов, которой руководил на протяжении всей своей дальнейшей жизни почти 30 лет. Кафедра математической физики – это детище Владимира Никифоровича, и сейчас состав сотрудников кафедры полностью представлен его соратниками и учениками. На кафедре был создан деятельный коллектив специалистов – единомышленников, который под руководством В.Н. Вилюнова постоянно был в поиске новых идей, подходов, современных методов ведения научных исследований. Научные исследования выполнялись на стыке двух направлений: газовой динамики и химической физики. Здесь были получены новые интересные фундаментальные результаты, которые, как показало время, стали широко известными и в нашей стране, и в странах дальнего и ближнего зарубежья.

В начале 60-х годов в Томском университете появилась возможность численной реализации задач макрокинетики (зажигания и горения) на ЭВМ и это немедленно было включено в “арсенал” кафедры. Сотрудниками кафедры В.Н. Вилюновым, О.Б Сидонским, А.М. Тимохиным, В.С. Баушевым, А. В. Григорьевым выполнялись работы по численному исследованию задач зажигания реакционноспособных конденсированных и газовых систем накаленной поверхностью, потоком лучистой энергии, энергией искры. Параллельно с решением конкретных задач макрокинетики проводится разработка численных методов решения задач параболического типа (63-72 гг.). Широко известны работы В.Н. Вилюнова и сотрудников А.М. Тимохина, В.С. Баушева, Е.А. Некрасова по искровому зажиганию газов и выходу на стационарный режим горения (73-75 гг.). Эти исследования высоко ценил академик Я.Б. Зельдович. Позднее над вопросами искрового зажигания применительно к двигателям внутреннего сгорания работали сотрудники кафедры И.Г. Дик и В.Г. Прокофьев.

В.Н. Вилюнов продолжил разработки С.А. Бетехтина по численному исследованию газовых потоков. Принципиально новым в этих работах был учет прихода в канал в результате горения конденсированного вещества массы и энергии со стенок. Основная трудность в этих исследованиях заключалась в необходимости стыковки решений уравнений газовой динамики гиперболического типа с решением задач горения, описываемых уравнениями параболического типа. Разработанный математический аппарат для совместного решения задач газовой динамики, горения и теплообмена послужил основой для математического моделирования сложных физико – химических процессов, протекающих в тепловых и энергетических машинах различного назначения, химических реакторах, газовых магистралях. Под руководством В.Н. Вилюнова сотрудники Э.Р. Шрагер, Е.А. Козлов, П.В. Кузьминых, С.Л. Миньков, Л.Л. Миньков и др. развивают направление – численное исследование процессов газодинамики, воспламенения, горения и теплообмена в полузамкнутых объемах. Теоретические разработки по численным методам в газодинамике и горении, а также математическое моделирование этих физических процессов получили серьёзное прикладное значение. Разработки были реализованы в виде пакетов прикладных программ, десятки из которых внедрены в производство.

Начиная с 60-х годов В.Н. Вилюновым исследуются процессы эрозионного горения твердых топлив. Вместе с аспирантами кафедры А.П. Рудневым, Ю.М Исаевым и сотрудниками кафедры прикладной газовой динамики и горения А.А. Дворяшиным и Л.Н. Ревягиным были изучены закономерности горения конденсированных веществ в потоке газа, исследовано влияние турбулентности и акустического поля при эрозионном горении. Существенная доля работ, проводимых на кафедре с начала 70-х годов посвящена турбулентному горению. Эти работы были стимулированы эффектами эрозионного горения и выполнялись В.Н. Вилюновым и сотрудником кафедры И.Г. Диком (72-83 гг.). В теории эрозионного горения признанным параметром остался параметр Вилюнова. Позже закономерностями турбулентного горения газа занимался также аспирант кафедры О.В. Матвиенко. Наибольшее развитие в теории турбулентного горения газов получил статистически – феноменологический метод (75 г.), учитывающий как влияние пульсаций температуры на химическое тепловыделение, так и изменение процессов переноса в турбулентном потоке.

В работах В.Н. Вилюнова с аспирантами и сотрудниками значительное развитие получили исследования по теории воспламенения конденсированных веществ. На основе численного исследования определялись качественные картины прохождения процессов, на основе которых был предложен ряд приближенных методов аналитического исследования. В частности большую известность получил адиабатический метод В.Н. Вилюнова по определению временных характеристик при зажигании тела потоком тепла (68 г.). Результаты и опыт по данному направлению исследований были изложены в монографии В.Н. Вилюнова “Теория зажигания конденсированных веществ”, издательство “Наука” СО АН СССР, 1984 г., которая сразу стала библиографической редкостью. Позднее, в международном издательстве “Ельзевир”, Голландия в соавторстве с В.Е. Зарко вышла английская версия этой монографии по зажиганию “Ignition of Solids”. 
Основные наработки теории зажигания были с успехом применены при теоретическом рассмотрении воспламенения совокупности частиц в совместных работах В.Н. Вилюнова и стажера кафедры В.И. Лисицина (70-72 гг.). Позже исследованием процессов воспламенения и горения газодисперсных сред занимались сотрудники кафедры И.Г. Дик, А.Ю. Крайнов, Е.И. Губин, Р.С. Буркина. 
Получили развитие новые модели зажигания, в которых главную роль играют химические реакции в продуктах разложения горючего вещества, находящегося в газообразном состоянии – работы В.Н. Вилюнова, И.Г. Дика, А.Б. Зурера, С.И. Баклан, аспиранта А.М. Селиховкина (88-89 гг.). Проводились исследования переходных процессов зажигания в горение конденсированных веществ при импульсном подводе светового излучения. Основная цель этих работ заключалась в определении критерия устойчивого зажигания конденсированных веществ, способных к взрывчатому превращению.

Начиная с середины 70-х годов, при решении задач макрокинетики широкое применение получили асимптотические методы. Это связано с тем, что в связи с Аррениусовской зависимостью скорости химической реакции от температуры значительная часть процессов зажигания и горения веществ, способных к взрывчатому превращению, имеет асимптотическую природу. В работах В.Н. Вилюнова и аспирантки, а позднее сотрудницы кафедры Р.С. Буркиной с помощью асимптотического анализа были исследованы процессы зажигания горячим телом, очагового воспламенения реакционноспособных тел. Были проведены асимптотические исследования процессов стационарного горения в потоке газа (в них также участвовала Н.Р. Минькова). Развитый в теории стационарного распространения пламени метод определения скорости нормального горения был применен в решении задачи увлечения жидкости движущейся пластиной (75-86 гг.). Позднее в работах данного направления принимала активное участие А.Г. Князева. Исследования велись в направлении усложнения факторов, определяющих процессы воспламенения, механизма химических реакций, структуры реакционноспособных сред. 
В.Н. Вилюновым совместно с аспирантом В.К. Рябининым было выполнено исследование закономерностей окисления водорода в реакторе идеального смешения при максимальном учете кинетики процесса, проведено моделирование колебательных режимов горения (85-89 гг.). В. Н. Вилюновым и Р.С. Буркиной проведен асимптотический анализ релаксационных колебаний в реакторе, возникающих при теплоотдаче в стенки (85 г.).

Параллельно перечисленным выше исследованиям на кафедре математической физики под руководством тогда сотрудника кафедры доцента И.М. Васенина выполнялись научные исследования по течению вязкой жидкости. В настоящее время это направление исследований продолжает профессор В.А. Якутенок. Это далеко неполный перечень работ, выполненных на кафедре математической физики. 
За прошедшие годы кафедра значительно выросла как в количественном, так и в качественном отношении. Её современный штатный состав представляют профессора В.А. Якутенок, Р.С. Буркина, А.Ю. Крайнов, С.В. Тимченко, доценты В.Г. Прокофьев, Л.Л. Миньков, старшие преподаватели А.М. Тимохин, Н.Р. Минькова, ассистент Е.В. Аксенова. Заведует кафедрой профессор Э.Р. Шрагер, под его руководством на кафедре продолжается традиции и научные исследования, заложенные еще в шестидесятые – семидесятые годы. Успех этих исследований подтверждается участившимися в последнее десятилетие защитами сотрудниками кафедры докторских диссертаций. Кафедра имеет тесные связи с академическими и научно-исследовательскими институтами различных регионов России: НПО “Алтай” и ИПХЭТ г. Бийск, РосНИИ горного дела и институт угля и углехимии г. Кемерово, институты теплофизики, гидродинамики, химической кинетики и горения СО РАН г. Новосибирск, государственный ракетный центр КБ им. Макеева г. Миасс, Российский федеральный ядерный центр (РФЯЦ) ВНИИ технической физики г. Снежинск, РФЯЦ ВНИИ экспериментальной физики г. Саров, институты проблем химической физики и структурной макрокинетики РАН п. Черноголовка Московской обл., федеральный центр двойных технологий (ФЦДТ) “Союз” г. Дзержинский Московской обл., НИИ прикладной математики и механики ТГУ, Отдел структурной макрокинетики и институт физики и прочности материалов СО РАН г. Томск. Сотрудники кафедры участвуют в выполнении Российских и Международных научных грантов. Неизменен спрос на выпускников кафедры. Заявки с просьбой направить к ним подготовленных кафедрой специалистов и магистров приходят из гг. Черноголовка, Саров, Снежинск, Бийск и др.. 

Перечитывая страницы научной деятельности нашего коллектива, прежде всего, вспоминается тот большой контингент молодых людей, получивших путевку в жизнь с достойным багажом знаний в областях зажигания и горения, гидро- и газодинамики. Многие из них стали руководителями научных подразделений, предприятий, коллективов. За годы существования кафедры одних докторов наук, которыми стали выпускники, аспиранты и сотрудники кафедры можно перечислить более трех десятков. Во многих отечественных научных центрах можно встретить “нашего человека”. Так, генеральный директор ФЦ Двойных Технологий “Союз” г. Дзержинский Моск. обл. – выпускник кафедры 1970 года д.ф.-м.н. Ю.М. Милехин, ректор Хабаровского государственного технического университета – выпускник кафедры 1971 года д.ф.-м.н., профессор В.К. Булгаков. “Наши люди” заброшенные судьбой за рубеж также не на последних ролях. Выпускник кафедры 1972 года д.ф.-м.н. А.А. Борисов – директор подразделения одной из фирм (Director Research & Development, Louisiana Compressor Maintenance Co., Inc. Emmission Reduction Group) в Техасе (США). В настоящее время он делает компрессор необычного типа с рядом удивительных характеристик. Пресса называет А.А. Борисова большим русским ученым. Его сокурсник, выпускник кафедры 1972 года и бывший доцент кафедры И.Г. Дик руководит лабораторией механики двухфазных сред в университете Ерланген-Нюрнберг (Германия). Под его руководством выполняют научные работы аспиранты из России, Украины, Монголии, Иордании, ну и, конечно, Германии. Не прерывает он связи (в том числе и научные) и со своей родной кафедрой. Есть среди наших выпускников, в том числе теперешних граждан других государств, успешные программисты и предприниматели.

Живучесть и работоспособность кафедры базируется на традициях и канонах, выработанных за сорокалетие её существования. Во-первых это комплектование коллектива из своих “доморощенных”, но и самых лучших выпускников. Во вторых – постоянный поиск нового в нашей науке. И, в третьих, преданность избранному пути. В каждом выпускнике кафедры действует ее негласный девиз: “Гореть и ни в коем случае не остывать”! “

Профессор кафедры математической физики Буркина Р.С.

 История кафедры за 2012 – 2019 год тесно связана с именами

  • заведующего кафедрой Шрагера Э. Р., возглавляющего кафедру математической физики более двадцати лет.
  • профессоров кафедры Крайнова А. Ю., Минькова Л. Л., Прокофьева В. Г., Якутенка В. А., Тимченко С. В. 
  • доцентов кафедры Порязова В. А., Пикущак Е. В., Рыжих Ю. Н., Моисеевой К. М.

Сотрудники кафедры активно занимаются научно-исследовательской деятельностью, ведут потоковые лекции по основным профильным дисциплинам ФТФ ТГУ, руководят квалификационными работами бакалавров, магистрантов и аспирантов Томского государственного университета.

В  составе   кафедры работают 8 профессоров  и   6  молодых  доцентов , кандидатов  физико- математических  наук, 2 профессора- консультанта – академика РАН.