За время существования кафедры общий объем научных исследований составил более 150 млн. рублей. Ученые кафедры принимали участие в выполнении Федеральных и Региональных целевых программ, Государственных заданий, а также в выполнении НИР и ОКР.

Научные направления кафедры:

  • Сопряженные задачи прочности, гидродинамики и тепломассообмена применительно к задачам внутренней, внешней и конечной баллистики летательных аппаратов;
  • Информационные технологии в энергетике и энергосбережении;
  • Системный анализ и оптимальное управление в области логистики, управленческой и экономической деятельности.

На кафедре создана научная школа «Математическое компьютерное моделирование технических и социально-экономических систем». – научный руководитель д.т.н., профессор, член-корреспондент РАРАН Русяк Иван Григорьевич. Исследования возглавляемой им научной школы направлены на разработку теории и технологии математического моделирования в различных объектно-ориентированных областях, а также специализированного математического и программного обеспечения для решения задач в области механики, энергосбережения, системного анализа и оптимального управления. В трудах научной школы нашли отражение вопросы, связанные с решением ряда актуальных задач.

В области внутренней баллистики разработана новая методология исследования внутрикамерных процессов, основанная на решении комплексных сопряженных задач механики гетерогенных сред, теории воспламенения и горения порохов и напряженно-деформированного состояния горящих элементов в условиях выстрела, что позволило обнаружить ряд новых физических эффектов и провести анализ баллистических возможностей различных конструктивных схем боеприпасов с использованием компьютерных технологий виртуальной реальности. Впервые разработана и реализована комплексная математическая модель процесса артиллерийского выстрела, включающая внутреннюю, внешнюю и конечную баллистику. Разработано новое математическое и алгоритмическое обеспечение, включающее визуализацию, параметрические исследования, имитационное моделирование для системного анализа и оптимизации параметров артиллерийского выстрела и принятия управленческих решений. Впервые реализована система визуализации результатов комплексного моделирования процесса артиллерийского выстрела и функционирования измерительно-регистрирующих устройств при отработке артиллерийских систем в ходе полигонных испытаний. Реализована математическая модель движения снаряда по внешнебаллистической траектории, дополненная расчетом полного набора коэффициентов аэродинамических сил и моментов на основе решения задачи гидродинамического обтекания снаряда и учетом рельефа местности. В составе комплексной модели артиллерийского выстрела впервые реализована математическая модель внутренней баллистики с учетом нестационарного эрозионного выгорания пороховых элементов на основе сопряженной задачи газовой динамики и горения. Реализован численный метод решения сопряженной задачи внутренней баллистики для различных конструкций заряда в газодинамической постановке и нестационарного эрозионного горения пороха на неравномерной адаптивной сетке. Разработан новый численный метод построения и визуализации плотности осколочного поля и области осколочного поражения с учетом рельефа местности на основе имитационного моделирования разлета осколков. Впервые создан проблемно-ориентированный программно-вычислительный комплекс моделирования артиллерийского выстрела и конфигурации полигонных испытаний на основе вычислительного эксперимента. Основные научные результаты в данной области были получены при выполнении Государственного задания № 1.1418.2014/К, 2014 - 2016 гг. по теме: «Численное моделирование пространственных нестационарных турбулентных течений гетерогенных реагирующих сред, нестационарного турбулентного обтекания тел сложной формы при больших числах Маха и механики процессов соударения и разрушения при взаимодействии метаемого тела с преградой применительно к процессу артиллерийского выстрела».

В области энергетики и энергосбережения исследования ведутся с 1993 года. Созданы сопряженные математические модели теплоснабжения и теплообмена объектов теплопотребления, на базе которых разработаны методики проектирования тепловой защиты зданий, в частности, методика проектирования энергосберегающих многослойных оконных систем. Разработан программно-вычислительный комплекс, предназначенный для проведения широкомасштабного математического моделирования и оптимизации параметров тепловых сетей. Разработаны информационно-аналитические механизмы существенной (в 3-5 раз) экономии тепловой энергии при теплоснабжении зданий. По заказу Правительства УР в 2002 году разработана «Концепция развития топливно-энергетического комплекса Удмуртской Республики на 2002-2010 гг.», а в 2010 году – концепция Республиканской целевой программы «Снабжение Удмуртской Республики местными возобновляемыми видами топлива». За цикл работ в области энергосбережения в 2003 году коллектив ученых кафедры, во главе с профессором Русяком И.Г., удостоен Государственной премии Удмуртской Республики. Выполнены ряд проектов в рамках Программы «Энергосбережение минобразования России на 1999-2005 годы», в 2009 году в рамках Федеральной целевой программы “Развитие образования на 2006-2010 годы» был выполнен Государственный контракт «Разработка и реализация в образовательных учреждениях комплекса типовых организационно-технических мероприятий по экономии энергоресурсов». В 2009-2010 годах в рамках Государственных контрактов Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы» по направлениям «Новые и возобновляемые источники энергии» и «Производства топлив и энергии из органического сырья» разработаны более совершенные технологии получения топлива и энергии из органического сырья и решена задача логистики по оптимизации топливоснабжения распределенной системы теплоснабжения региона.

В области математической экономики решены задачи оптимального планирования производства при выпуске многокомплектной и многосерийной продукции с учетом взаимозаменяемости используемых материалов и технологий. Разработана информационно-аналитическая система оперативного планирования производства машиностроительного предприятия, впервые сформулирована экономико-математическая модель потенциала трудовых ресурсов и стоимостных характеристик демографических потерь, сформулирована и решена краевая задача демографической динамики на основе подхода к выводу уравнений сохранения, развитого в механике гетерогенных сред, построены алгоритмы и решены задачи оптимального распределения ресурсов в задачах макроэкономической динамики при множестве управляющих параметров в многомерном фазовом пространстве. Основные результаты в данной области исследований были получены в рамках реализации федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» при выполнении Государственного контракта № 02.740.11.0614, 2010-2012 гг. по теме: «Разработка математического аппарата решения задач оптимального управления для различных переходных режимов экономики с учетом влияния многих факторов».

Основные проекты, выполненные в рамках научной школы:

п/п

Наименование Выходные данные Фамилии авторов
1 Проект территориальной системы экологического мониторинга Удмуртии Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 1996

Русяк И.Г.

Тененев В.А.

Кучуганов В.Н.

2 Целевая программа ФАСАД-2000" (технико-экономическое обоснование проекта) Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 1997

Русяк И.Г.

Горохов М.М.

Яковлев Г.И.

3 Разработка информационно-аналитической системы теплоснабжения зданий с целью экономии топливных ресурсов и учета потребителей тепловой энергии (ИАСТС 2.0) Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 1998

Русяк И.Г.

Вологдин С.В.

Цапок В.А.

Кедров С.А.

4

Разработка информационно-аналитической системы теплоснабжения г. Ижевска с целью экономии топливных ресурсов и учета потребителей тепловой энергии.

НТП "Топливо и энергетика"

Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 1999

Русяк И.Г.

Вологдин С.В.

Кедров С.В.

Шихарев Р.Г.

Машкин С.Д.

Королев С.А.

5 Расчет распределения тепловых потоков по системам отопления микрорайонов г. Ижевска Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 2001

Русяк И.Г.

Вологдин С.В.

Машкин С.Д.

Королев С.А.

6

Разработка Концепции развития ТЭК Удмуртской Республики на период 2003-2010 годы.

Утверждено Постановлением Правительства УР №569 от 23.10.02

Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 2002

Русяк И.Г.

Тестоедов В.В.

Вологдин С.В.

Машкин С.Д.

Королев С.А..

7

Создание информационно-аналитической системы анализа эффективности эксплуатации технических систем теплоснабжения в ИжГТУ и разработка экономических механизмов внедрения энергосберегающих технологий в образовательных учреждениях.

НТП “Федерально-региональная политика в науке и образовании”

Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 2003

Русяк И.Г.

Вологдин С.В.

Королев С.А.

Машкин С.Д.

8

Разработка информационно-аналитической системы автоматизированного регулирования и диспетчеризации технических систем теплоснабжения и энергосбережения студгородка ИжГТУ

НТП “Федерально-региональная политика в науке и образовании”

Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 2004

Русяк И.Г.

Вологдин С.В.

Королев С.А.

Машкин С.Д.

9 Договор № 052.061.05 С01/ПМ-8-05 “Разработка программного комплекса информационного обеспечения проекта “Концепция развития централизованного теплоснабжения г. Ижевска на 2010 год с перспективой до 2015 года”. – Ижевск. ИжГТУ, 2006. Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 2006

Русяк И.Г.

Вологдин С.В.

Королев С.А.

Машкин С.Д.

Краснов А.С.

10 Шифр: ТП 8-05, № Гос/рег. 01.2.005 04610 “Исследование пространственных турбулентных течений в областях со сложной геометрией” Отчет по НИР, Ижевск, ИжГТУ, 2007

Русяк И.Г.

Горохов М.М.

Корепанов А.В.

Микрюков А.В.

11

Государственные контракты

№ МТЭС/Р – 08, № МТЭС/Р – 09.

Концепция Республиканской целевой программы “Снабжение населенных пунктов Удмуртской Республики местными видами топлива”

Отчеты по ГК, Ижевск, ИжГТУ, Этап 1, 2008; Этап 2, 2009

Русяк И.Г.

Преснухин В.К. Кетовап К.В.

Королев С.А. и др.

12

Государственный контракт

№ П1520 от 04.09.2009 г.

“Разработка и реализация в образовательных учреждениях комплекса типовых организационно-технических мероприятий по экономии энергоресурсов”.

ФЦП развития образования на 2006-2010 годы, в рамках реализации задачи III “Повышение эффективности управления в системе образования”.

Отчет по ГК, Ижевск, ИжГТУ, 2009

Русяк И.Г.

Преснухин В.К.

Барсуков В.К.

Кетова К.В.

Королев С.А.

и др.

13

Государственный контракт

№ П235 от 23.07.2009г.

“Исследование и разработка технологии получения возобновляемого энергетического ресурса из биологической массы для удовлетворения потребностей распределенной системы энергоснабжения региона”.

ФЦП “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 гг.

Направление “Новые и возобновляемые источники энергии”.

Отчеты по ГК, Ижевск, ИжГТУ, Этап 1, 2009; Этап 2, 2010

Русяк И.Г.

Кетова К.В.

Королев С.А.

Тарануха В.П.

Глушков В.А.

и др.

14

Государственный контракт

№ П556 от 05.08.2009г.

“Совершенствование технологии получения топлива и энергии из органического сырья для удовлетворения потребностей распределенной системы энергоснабжения региона”.

ФЦП “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 гг.

Направление “Получение топлив и энергии из биомассы”.

Отчеты по ГК, Ижевск, ИжГТУ, Этап 1, 2009; Этап 2, 2010

Русяк И.Г.

Кетова К.В.

Королев С.А.

Тарануха В.П.

Глушков В.А.

и др.

15 Концепция Республиканской целевой программы “Снабжение населенных пунктов Удмуртской Республики местными видами топлива” Отчет по Гос. контракту. – Ижевск: ИжГТУ, 2009. – 294 с.

Преснухин В.К.

Русяк И.Г.

Королев С.А.

и др.

16

Государственный контракт

№ 02.740.11.0614 от 29.03.2010г.

“Разработка математического аппарата решения задач оптимального управления для различных переходных режимов экономики с учетом влияния многих факторов”.

ФЦП “Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров” по направлению математика”.

Отчеты по Гос. контракту. Ижевск, ИжГТУ Этап 1, 2010; Этап 2, 2010

Русяк И.Г.

Кетова К.В.

Трушкова Е.В.

Королев С.А.

и др.

17 Описание программного обеспечения “Виртуальный испытательный комплекс моделирования артиллерийского выстрела” [Текст]: отчет о НИР: 13-01-00691 / ФГБОУ ВО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»; рук.: Русяк И.Г. – Ижевск, 2011. – 168 с. – № ГР 0365100014111001033-0005469-01.

Русяк И. Г.

Ермолаев М.А.

Суфиянов В.Г.

18 Разработка математического аппарата решения задач оптимального управления для различных переходных режимов экономики с учетом влияния многих факторов Отчет по Гос. контракту / ФГБОУ ВО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»; рук.: Кетова К.В. – Ижевск, 2012. – 289 с.

Кетова К.В.

Русяк И.Г.

Трушкова Е.В.

Сайранов А.С.

и др.

19 Исследование механизмов возникновения аномальных физических явлений, сопровождающих процесс артиллерийского выстрела [Текст]: отчет о НИР: 13-01-00691 / ФГБОУ ВО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»; рук.: акад. Липанов А. М. – Ижевск, 2014. – 110 с. – № ГР 01201358987.

Липанов А. М.

Русяк И. Г.

Ермолаев М.А.

Суфиянов В.Г.

20 Разработка программного обеспечения виртуальной имитационной модели артиллерийского выстрела на основе компьютерных технологий математического моделирования внутрикамерных процессов и движения снаряда на внешнебаллистической траектории, включая особенности взаимодействия боеприпаса с объектом поражения [Текст]: отчет о НИР:/ ФГБОУ ВО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»; руководитель: акад. Липанов А.М – Ижевск, 2014. – 116 с. – № ГР ПСР/М2/Н2.1/ЛАМ, ПСР/М2/Н2.2/ЛАМ

Липанов А.М.

Русяк И.Г.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

21 Разработка программного обеспечения виртуальной имитационной модели артиллерийского выстрела на основе компьютерных технологий математического моделирования внутрикамерных процессов и движения снаряда на внешнебаллистической траектории, включая особенности взаимодействия боеприпаса с объектом поражения. Этап 1 «Разработка программно-вычислительного комплекса представления результатов вычислительного эксперимента, связанного с процессами, сопровождающими явление артиллерийского выстрела» (СЧ ОКР «Модельер 1») [Текст]: отчет о СЧ ОКР: 256.3145.К14 / ФГБОУ ВО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»; руководители: акад. Липанов А.М., Вагин А.В. – Ижевск, 2014. – 274 с

Липанов А.М.

Вагин А.В.

Русяк И.Г.

Белобородов М.Н.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

22 Разработка программного обеспечения виртуальной имитационной модели артиллерийского выстрела на основе компьютерных технологий математического моделирования внутрикамерных процессов и движения снаряда на внешнебаллистической траектории, включая особенности взаимодействия боеприпаса с объектом поражения. Этап 2 «Разработка виртуального испытательного стенда артиллерийской установки и визуализация процессов, сопровождающих явление артиллерийского выстрела» (СЧ ОКР «Модельер 1») [Текст]: отчет о СЧ ОКР: 256.3145.К14 / ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»; руководители: акад. Липанов А.М., Вагин А.В.   – Ижевск, 2014. – 226 с

Липанов А.М.

Вагин А.В.

Русяк И.Г.

Белобородов М.Н.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

23 Моделирование разлета осколков и повышение точности определения зон поражения при срабатывании артиллерийского снаряда с учетом рассеивания характеристик. Этап 1 «Разработка программного комплекса представления результатов имитационного моделирования осколочного действия артиллерийских снарядов» [Текст]: отчет о НИОКР: 256.3913.Н-45Б.К15 / ФГБОУ ВО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»; руководители: акад. Липанов А.М., Вагин А.В. – Ижевск, 2015. – 118 с.

Липанов А.М.

Вагин А.В.

Русяк И.Г.

Белобородов М.Н.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

24 Разработка элементов информационно-аналитической подсистемы ПАК РАВПН, в том числе программного обеспечения расчета параметров обтекания воздушными потоками боеприпасов и летательных аппаратов, визуализации процессов функционирования боеприпасов (шифр «Ориентация»). Этап 1 «Разработка эскизного проекта программно-вычислительного комплекса визуализации и моделирования полигонных стрельбовых испытаний ракетно-артиллерийского вооружения с подвижного носителя (ПАК РАВ ПН)» (СЧ ОКР «Ориентация») [Текст]: пояснительная записка о СЧ ОКР: СЧ ОКР 256.4087.Н-43Б.К15 / ФГБОУ ВО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»; руководители: акад. Липанов А.М., Вагин А.В. – Ижевск, 2015. – 84 с.

Липанов А.М.

Вагин А.В.

Русяк И.Г.

Белобородов М.Н.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

25

Численное моделирование пространственных нестационарных турбулентных течений гетерогенных реагирующих сред, нестационарного турбулентного обтекания тел сложной формы при больших числах Маха и механики процессов соударения и разрушения при взаимодействии метаемого тела с преградой применительно к процессу артиллерийского выстрела.

Этап 1. Численное моделирование гидромеханики многофазных

гетерогенных сред, тепломассообмена и напряженно деформированного состояния пороховых элементов, метаемого тела и канала ствола.

[Текст]: отчет по 1 этапу Госзадания № 1.1481.2014/К от 24. 06. 2014 г. Номер государственной регистрации 114072170012 / ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»; руководитель акад. Липанов А.М. – Ижевск, 2015. – 150 с

Липанов А.М.

Русяк И.Г.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

26

Численное моделирование пространственных нестационарных турбулентных течений гетерогенных реагирующих сред, нестационарного турбулентного обтекания тел сложной формы при больших числах Маха и механики процессов соударения и разрушения при взаимодействии метаемого тела с преградой применительно к процессу артиллерийского выстрела.

Этап 2. Численное моделирование гидродинамики нестационарного турбулентного обтекания метаемого тела сложной формы при больших числах Маха.

[Текст]: отчет по 2 этапу Госзадания № 1.1481.2014/К от 24. 06. 2014 г. Номер государственной регистрации 114072170012 / ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»; руководитель акад. Липанов А.М. – Ижевск, 2016. – 61 с.

Липанов А.М.

Русяк И.Г.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

27

Разработка элементов информационно-аналитической подсистемы ПАК РАВПН, в том числе программного обеспечения расчета параметров обтекания воздушными потоками боеприпасов и летательных аппаратов, визуализации процессов функционирования боеприпасов (шифр «Ориентация»).

Этап 2 «Разработка техничес-кого проекта по созда-нию ПВК РАВ ПН, рабочей конструктор-ской, технологической и программной докумен-тации ПВК РАВ ПН» (СЧ ОКР «Ориентация»)

[Текст]: пояснительная записка о СЧ ОКР: СЧ ОКР 256.4087.Н-43Б.К15 / ФГБОУ ВО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»; руководители: акад. Липанов А.М., Вагин А.В. – Ижевск, 2016. – 39 с.

Липанов А.М.

Вагин А.В.

Русяк И.Г.

Белобородов М.Н.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

28

Численное моделирование пространственных нестационарных турбулентных течений гетерогенных реагирующих сред, нестационарного турбулентного обтекания тел сложной формы при больших числах Маха и механики процессов соударения и разрушения при взаимодействии метаемого тела с преградой применительно к процессу артиллерийского выстрела.

Этап 3. Численное моделирование механики процессов соударения и разрушения при взаимодействии метаемого тела с преградой, разработка имитационной модели и программно-вычислительного комплекса визуализации физических явлений, сопровождающих процесс артиллерийского выстрела.

[Текст]: отчет по 3 этапу Госзадания № 1.1481.2014/К от 24. 06. 2014 г. Номер государственной регистрации 114072170012 / ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»; руководитель акад. Липанов А.М. – Ижевск, 2017. – 145 с.

Липанов А.М.

Русяк И.Г.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

29

Разработка элементов информационно-аналитической подсистемы ПАК РАВПН, в том числе программного обеспечения расчета параметров обтекания воздушными потоками боеприпасов и летательных аппаратов, визуализации процессов функционирования боеприпасов (шифр «Ориентация»).

Итоговый отчет

[Текст]: пояснительная записка о СЧ ОКР: СЧ ОКР 256.4087.Н-43Б.К15 / ФГБОУ ВО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова»; руководители: акад. Липанов А.М., Вагин А.В. – Ижевск, 2017. – 160 с.

Липанов А.М.

Вагин А.В.

Русяк И.Г.

Белобородов М.Н.

Суфиянов В.Г.

Королев С.А.

[и др.].

Монографии, опубликованные в рамках научной школы:

№ п/п Наименование Выходные данные Фамилии авторов
1 Внутрикамерные гетерогенные процессы в ствольных системах Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2001. ‑ 259 с. Русяк И.Г.,
Ушаков В.М.
2 Концепция развития топливно-энергетического комплекса Удмуртской Республики на 2003-2010 годы Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. – 260 с. Русяк И.Г.,
Савельев В.А.,
Преснухин В.К.
3 Логистика топливоснабжения региона возобновляемыми видами топлива, получаемыми из древесного сырья (на примере Удмуртской Республики): монография Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2011. – 184 с. Русяк И.Г.,
Кетова К.В.,
Королев С.А.,
Трушкова Е.В.
4 Технологические режимы получения энергоносителей путем переработки биомассы: монография Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2011. – 112 с. Глушков В.А.,
Тарануха В.П.,
Печенкин А.Ю.,
Русяк И.Г.
5 Математические модели экономической динамики Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2013. – 256 с. Кетова К.В.,
6 Физические основы и газовая динамика горения порохов в артиллерийских системах: монография М.‑Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2016. – 456 с. Русяк И.Г.,
Липанов А.М.,
Ушаков В.М.