Давыдов Максим Николаевич
КАНДИДАТ Ф.-М. НАУК, СТАРШИЙ НАУЧНЫЙ СОТРУДНИК
Q:

Расскажите, пожалуйста, про область Ваших исследований.

A:

Если говорить общими словами, то я занимаюсь численным моделированием многофазных сред. Это течения жидкости или газа с различными включениями: жидкость с пузырьками газа, вязкая среда с газовыми пузырьками и кристаллитами, газ с пылевыми частицами и т.д.

Одним из направлений является численное исследование кавитационных явлений в жидкости при её разгрузке. Если жидкость подвергается декомпрессии или растяжению, то в ней возникают и растут полости, разрывы и обычные пузырьки газа. Для такой среды можно построить систему уравнений, решить которую естественно возможно только численно. В частности я выполнял расчеты по динамике кавитации в волне отражения у свободной поверхности, кавитационному разрушению жидкого объема при ударном воздействии и подводном взрыве.

Похожие эффекты наблюдаются в процессе взрывного извержения вулкана, когда в силу некоторых причин пробка в канале вулкана разрушается и магма, находящаяся под очень высоким давлением в канале вулкана, поднимается вверх, давление в ней падает, и за фронтом волны разгрузки возникают и растут паровые пузырьки. У нас были результаты по динамике состояния магмы в начальной стадии извержения, когда однородная магма при декомпрессии превращалась в подобие вулканической пемзы – высоковязкую пористую среду с кристаллическим включениями. Для этих задач я также писал численную реализацию и проводил расчеты.

Следующее направление это отдельное исследование динамики пузырька в вязкой среде при декомпрессии. В таких средах как расплавы, в том числе магматические, пузырьки растут как за счет уменьшения давления в среде, так и за счет диффузии растворенных газов в пузырьки. Диффузия понижает в окрестности пузырька концентрацию растворённого газа, что меняет вязкость среды и, как следствие, сопротивление росту пузырька. Весь этот комплекс явлений требует построения модели, и её численной реализации, последним я как раз и занимаюсь.

Последним в списке будет моделирование газа с пылью. Естественно течение газа будет различным при различных параметрах пылевых частиц, таких как размеры, плотность самих частиц и их общая плотность. В команде, которая занимается этими задачами, был придуман хороший численный алгоритм для случая пыли с частицами разных фракций. Я занимаюсь численной реализацией данного алгоритма и проведением расчетов.

В основном для всех задач расчеты проводится по написанным самостоятельно программам, с одной стороны это привычный и рабочий подход, а с другой стороны нужные модели не всегда удается встроить в уже существующие численные пакеты. Расчеты я выполняю как на обычном персональном компьютере, таки и на доступных кластерах: в НГУ и в ИВМиМГ (Сибирский суперкомпьютерный центр СО РАН). Для части задач реализуются параллельные вычисления с использованием графических ускорителей, я использую технологию nVidia CUDA.
Q:

Расскажите, пожалуйста, про важнейшие результаты ваших научных исследований. Какие результаты имеют наибольшее влияние на жизнь и науку?

A:

К важнейшим результатам я бы отнес моделирование кавитационных эффектов у свободной поверхности при отражении от неё ударной волны, когда удалось соединить две разные модели и провести моделирование во всем диапазоне концентраций. Еще к важным результатам я отношу численную реализацию трансформации магматического расплава при декомпрессии от вязкой однородной среды к трехфазному состоянию с основной фазой практически в виде стекла с кристаллитами и пузырьками. Здесь в процессе расчета вязкость несущей фазы возрастала на много порядков, а число кавитационных зародышей изначально не было задано, а вычислялось из нуклеационно-диффузной задачи.
Q:

Как Вы считаете, что в Ваших исследованиях важно для развития фундаментальной науки, а что для прикладных областей?

A:

Расчеты газо-пылевой среды больше касаются фундаментальной науки, поскольку идет тестирование нового метода на модельных задачах. Хотя имеется возможное применение и в некоторых технологиях. Моделирование начальной стадии вулканического извержения напрямую касается как чисто научных вопросов, так и вопросов прогнозирования и защиты от природных катастроф. В основном моделирование кавитационных эффектов проводится в общей постановке, а применение возможно во многих областях, задачи о росте пузырьков в вязких средах имеют непосредственное отношение к моделированию аварий на трубопроводах высокого давления, появлению лакун при остывании расплавов, кавитационному разрушению материалов и т.д.
Q:

Поддерживается ли Ваша научная деятельность грантами? Если нет, то планируется ли участие в грантах в будущем?

A:

Да, я участвовал в грантах и ранее. В настоящее время являюсь руководителем гранта РФФИ и исполнителем в одном гранте РНФ. В будущем, по их окончании, я надеюсь продолжить выигрывать гранты и участвовать в них как руководителем, так и исполнителем.
Q:

Сотрудничаете ли Вы с какими-либо крупными компаниями и исследователями Новосибирска, России? С иностранными?

A:

Если речь идет о промышленных или технологических компаниях, то в настоящий момент сотрудничества нет. В дальнейшем может и будет. А если про сотрудничество внутри научных организаций, то по разным направлениям команды состоят из сотрудников различных научных институтов.
Q:

Какие у студента перспективы трудоустройства в фундаментальных и в прикладных областях? В каких областях он сможет работать после специализации у Вас?

A:

Трудоустройство в научном институте в принципе возможно, но тут многое зависит от текущей ситуации и наличии вакансий. Устроиться в какие-то другие области также будет можно, как минимум у студента будут навыки в программировании, моделировании процессов динамики сплошных сред, возможно знание прикладных расчетных сред. Это требуется во многих областях. А в текущей ситуации делать прогнозы практически невозможно.
Q:

Каким образом у Вас ведётся исследовательская деятельность?
Сколько студентов специализируется у Вас?

A:

В настоящий момент у меня нет специализирующихся студентов. Исследования ведутся обычным образом: ставим задачу, намечаем пути решения и реализации, пишем численный алгоритм, анализируем результаты.
Q:

Какими знаниями касательно области Ваших исследований должен обладать студент, чтобы успешно начать с Вами работать?

A:

Если говорить об абсолютно необходимых знаниях, то это механика сплошных сред, численные методы и умение программировать.
Q:

На какие тематики Вы собираетесь вести работу со студентами?

A:

Возможные темы касаются численного моделирования многофазной среды. Это модельные задачи в газо пылевых средах, где планируются параллельные расчеты в 3D постановке. Для динамики газового пузырька в вязкой среде есть задачи по учету различных физических эффектов, сопровождающих этот процесс. Для моделирования вулканических извержений планируется построение полной осесимметрической модели течения, вокруг этой задачи также можно найти подходящую тематику.
Q:

Формальные требования к студентам, которые планируют специализироваться у Вас? Спецкурсы, отметки по конкретным предметам, средний балл?

A:

Как таковых формальных требований я не выдвигаю. Тут нужно учесть, что основные нужные предметы проходятся на 3-м курсе, я имею в виду, прежде всего газовую динамику, гидродинамику и численные методы механики сплошных сред. Из спецкурсов желательно параллельное программирование на графических ускорителях, если таковой имеется на факультете.