Равнение на позвоночник

Выдающийся аэродинамик XX века, специалист в области теории трехмерного пограничного слоя, динамической теории турбулентности и кинетической теории газов Владимир Струминский известен не только механикам, но и летчикам.

В 1943 году во время Великой Отечественной войны он предложил метод аэродинамической компоновки крыла из набора профилей с безотрывным обтеканием концевых сечений крыльев для безопасности полета на больших углах атаки. Под руководством Владимира Струминского в ЦАГИ разработаны новые крылья для сверхзвуковых режимов полета, созданы оригинальные аэродинамические компоновки самолетов различного назначения.

В 2024 году Международная конференция по методам аэрофизических исследований ICMAR-2024 — крупнейший в стране форум специалистов в этой области наук, организованный Институтом теоретической и прикладной механики СО РАН, — была посвящена 110-летию со дня рождения академика Владимира Струминского, долгие годы возглавлявшего ИТПМ.

В работе конференции приняли участие 210 ученых из 40 институтов и университетов. Заседания проходили параллельно в четырех секциях. В перерывах, несмотря на летнюю жару, участники активно обсуждали детали услышанного, задавали выступавшим многочисленные вопросы, на которые не хватило времени в аудиториях.

– В этом году исполнилось 300 лет Российской академии наук. Поэтому программный комитет отбирал пленарные доклады, подводящие основные итоги развития механики в Сибири с момента организации Сибирского отделения, – подчеркнул заместитель председателя СО РАН академик Василий Фомин. – Например, экспериментальная диагностика в аэрофизических исследованиях, вычислительная аэрогазодинамика, прикладные программные системы в междисциплинарных задачах.

– Чем глубже изучается проблема возникновения турбулентности, тем больше вопросов. Вы подходите ближе, а вам открывается новый горизонт, – считает главный научный сотрудник ИТПМ СО РАН Юрий Качанов. – Заметные успехи в последнее время сделаны в разработке методов расчета и управления переходом к турбулентности в сложных течениях, включая трехмерные отрывные течения. Задачи по неустойчивости ламинарных течений и их разрушению в турбулентное состояние требуют симбиоза эксперимента, численного моделирования и теории.

Доклады по этой теме были также от участников из ЦАГИ и ОИВТ (Объединенный институт высоких температур).

– Особенностями ICMAR в этом году стали междисциплинарность и вектор на прикладные разработки, – отметил главный ученый секретарь СО РАН член-корреспондент Андрей Тулупов.

Медицинской тематике был посвящен круглый стол «Механика и искусственный интеллект в медицине», в котором приняли участие специалисты из профильных научных организаций.

Большой интерес вызвал доклад доктора физико-математических наук Натальи Денисовой из ИТПМ СО РАН о радиационной механике в ядерной медицине. Ее коллега по институту доктор физико-математических наук Алексей Медведев представил математическую модель легких и дыхательной системы человека для таргетной терапии заболеваний дыхательных путей.

О диагностике рассеянного склероза с помощью компьютерного зрения рассказала сотрудница Международного томографического центра (МТЦ СО РАН) кандидат медицинских наук Любовь Василькив, а ее коллега из Центра диагностики и телемедицины Департамента здравоохранения Москвы Анна Хоружая сообщила об успехах в разработке алгоритмов для автоматизированной диагностики с помощью МРТ кровоизлияний в мозг.

Некоторые результаты стали неожиданными для медиков. Математическая модель выявила связь между риском тромбоза крупных сосудов нижних конечностей после эндопротезирования брюшной аорты и расположением этого отдела аорты относительно оси позвоночника.

Проанализировав большой объем данных, удалось установить интересные взаимосвязи, о которых мы, врачи, прежде не знали, — рассказал заведующий научно-исследовательским отделом сосудистой и гибридной хирургии НМИЦ им. академика Е.Н.Мешалкина доктор медицинских наук Андрей Карпенко.

– Раньше считалось, что высокий риск тромботических осложнений после эндопротезирования брюшной аорты связан с углом между центральной линией, построенной выше почечных артерий, и аналогичной линией под ними. Оказалось, что более значим угол отклонения шейки инфраренального отдела аорты от оси позвоночника.

Совпадение этого показателя и неблагоприятных исходов составило 90% случаев. Ось позвоночника более постоянна, и использовать ее как ориентир для оценки анатомических особенностей очень эффективно.

В проекте участвуют механики Института гидродинамики СО РАН, математики из Новосибирского государственного университета и сосудистые хирурги НМИЦ им. академика Е.Н.Мешалкина.

Полученный результат — яркая иллюстрация возможностей искусственного интеллекта, над которым не довлеют общепризнанные истины. Создан алгоритм персонализированного прогнозирования неблагоприятных клинических исходов при эндоваскулярных методах хирургического лечения.

Одна из секций конференции была посвящена аэрофизическим исследованиям в междисциплинарных задачах: от медицины и новых материалов до энергетики и сельского хозяйства.

Большое внимание уделено термоанемометрии для экспериментального изучения ламинарно-турбулентного перехода в аэродинамических трубах и на летательных аппаратах. Это научное направление развивается в ИТПМ СО РАН под руководством члена-корреспондента РАН Вадима Лебиги.

– Среди других перспективных направлений — бесконтактные оптические методы изучения потоков, холодное газодинамическое напыление и лазерная диагностика сварных швов, – отметил ученый секретарь конференции член-корреспондент РАН Андрей Бойко.

В кулуарах обсуждались и перспективы дальнейшего поиска. Заместитель начальника отделения ЦАГИ доктор физико-математических наук Максим Устинов рассказал, что в 2024 году ОИВТ РАН, ЦАГИ и ИТПМ получили грант РНФ на совместный проект по разработке способов управления течением на стреловидном крыле.

Это сложное явление, изучение которого требует специального оборудования. Эксперименты будут выполнены на дозвуковой малотурбулентной трубе ИТПМ с уникальной оснасткой и на новой специализированной установке ОИВТ, созданной под руководством молодого ученого, кандидата физико-математических наук Ивана Моралева. В этой работе уже получен ряд интереснейших результатов с использованием бесконтактных оптических методов.

Многие докладчики использовали не только данные экспериментов в аэродинамических трубах, но и параллельные компьютерные расчеты, сопоставляя их между собой, что является своеобразным воплощением «научного идеала». Не зря физики шутят, что теория — это то, чему не верит никто, кроме ее автора, а эксперимент — это то, чему, кроме автора, верят все.

Мария Роговая