Механико математическое моделирование жидкости газа где устроиться. "Механика и математическое моделирование" (бакалавриат). Почему надо поступать на математику или механику

Профессия лежит на стыке математики, физики и информатики. Студенты учатся прогнозировать физические процессы, протекающих в твердых телах, жидкостях, газах и плазме с помощью методов математического моделирования. Для этого приходится использовать сложные компьютерные программы, а иногда – создавать их самостоятельно. При этом если компьютером воспользоваться невозможно, выпускники должны уметь решить задачу другими способами. В учебном плане большое внимание уделяется физическим дисциплинам, прежде всего механике. Также учащиеся знакомятся с информатикой, программированием и робототехникой. Специализация зависит от того, моделированием каких именно объектов решит заняться выпускник: твердых тел, жидкостей или газов. Популярным становится такой раздел науки, как инженерная биомеханика – изучение свойств живых тканей и конструирование искусственных частей тела. *

* Набор учебных дисциплин и уклон обучения

Преимущества обучения

Фундаментальная математическая подготовка, обеспечивающая возможность активной работы в самых сложных областях современной механики; глубокое знание программирования, позволяющее проводить компьютерное моделирование процессов и явлений в различных системах
Наличие действующих научных школ, которые позволяют студентам активно заниматься исследовательской работой непосредственно в Университет
Выдающийся коллектив преподавателей и научных сотрудников, который обеспечивает подготовку во всех направлениях современной механики
Работа на уникальных экспериментальных установках в собственных лабораториях, сочетание возможностей теоретического и экспериментального подходов, позволяющее выпускникам комплексно исследовать наиболее сложные проблемы механики
Освоение прикладных программ для решения задач теоретической механики, гидроаэромеханики и теории упругости (ANSYS, FLUENT и пр.) и создание собственных алгоритмов и программ для конкретных задач современной механики на самой современной вычислительной технике

Известные преподаватели

Н. Ф. Морозов - заведующий кафедрой теории упругости СПбГУ, академик РАН, профессор, доктор физико-математических наук. Специалист по нелинейной теории упругости, математическим методам механики разрушения. Автор более 200 публикаций в Scopus и Web of Science
П. Е. Товстик - заведующий кафедрой теоретической и прикладной механики СПбГУ, профессор, доктор физико-математических наук, лауреат государственной премии РФ, заслуженный деятель науки РФ, кавалер Ордена почета, почетный профессор СПбГУ. Специалист в области асимптотических и численных методов в теоретической механике, теории тонкостенных конструкций, механике твердого тела и наномеханике. Автор более 250 научных работ, из них десять монографий и учебников
Ю. В. Петров - профессор СПбГУ, заведующий отделом «Экстремальные состояния материалов и конструкций» ИПМаш РАН, член-корреспондент РАН, профессор, доктор физико-математических наук. Специалист по динамической теории упругости и пластичности, физике и механике ударно-волновых процессов, динамике деформирования и разрушения твердых тел, детонации и взрыву. Автор более 200 публикаций в Scopus и Web of Science
Е. В. Кустова - заведующая кафедрой гидроаэромеханики СПбГУ, доктор физико-математических наук, профессор РАН. Специалист в области кинетической теории процессов переноса и релаксации в неравновесных реагирующих газах, исследования тепломассопереноса на поверхности летательных аппаратов, входящих в атмосферу Земли и Марса. Автор более 200 научных работ, из них более 120 публикаций в Scopus и Web of Science, пять монографий и учебников

Будущая карьера

Места прохождения практик

Обучение предполагает прохождение учебной, научно-исследовательской и производственной практик на базе кафедр и научных лабораторий СПбГУ.

Перечень ключевых профессий

Выпускники программы готовы к успешной профессиональной деятельности в научно-исследовательских, конструкторских и проектных институтах, в строительной индустрии, машиностроении, в ракетно-космической промышленности, биомеханике, робототехнике и других областях техники и естествознания, связанных с разработкой и применением математических методов. Они могут работать специалистами по научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам в сфере математического моделирования, научных и прикладных исследований для наукоемких высокотехнологичных производств, производственно-технологической деятельности. Возможна педагогическая работа в сфере среднего общего и профессионального образования.

Организации, в которых работают выпускники

Выпускники программы продолжают обучение в магистратуре СПбГУ и других вузов, работают в институтах Российской Академии наук, на предприятиях Госкорпорации «Роскосмос», в дочерних компаниях ПАО «Газпром нефть», предприятиях АО «Объединённая судостроительная корпорация», АО «Концерн ВКО «Алмаз-Антей», в Крыловском государственном научном центре, Центральном институте авиационного моторостроения имени П. И. Баранова (ЦИАМ), предприятиях Инвестиционной группы компаний «Мавис», на Ижорском заводе, в кораблестроительном НПО «Алмаз», на Обуховском заводе, в ФГУ «Рубин».

Основные вопросы механики

Кинематика

Механика изучает простейшие формы движения, встречающиеся в материальном мире, которые объединяются общим названием, механическое движение.

Под механическим движением мы будем понимать изменение взаимного расположения одного материального объекта по отношению к другому материальному объекту. В этом заключается одно из важнейших свойств механического движения: его относительность.

Главные вопросы, которые возникают при попытке характеризовать механическое движение данного материального объекта, следующие:

1. Как движется данный объект?, то есть каковы вид и характер его относительного движения?

2. Почему данный объект движется так, а не иначе?, то есть каковы причины, вызывающие именно данный вид и характер движения рассматриваемого объекта?

Поиском ответа на первый из этих вопросов занимается раздел механики - кинематика, на второй - динамика.

Выводы: Механическое движение относительно и является простейшей формой движения материи. Основные вопросы механики: Как и почему движется материальный объект?

В зависимости от свойств материального объекта, характера и вида его движения в механике используются самые простые физические модели:

материальная точка (частица) - объект (тело), размерами которого можно пренебречь по сравнению с характерным размером движения, в котором этот объект участвует.

Здесь следует обратить внимание на относительный характер понятия и его абстрактность. Любой реальный объект обладает конечными размерами, которыми в данной конкретной ситуации можно пренебречь или нельзя.

Например, рассматривая движение Земли вокруг Солнца, ее можно считать материальной точкой, так как радиус Земли R з =6400 км, значительно меньше радиуса ее орбиты вокруг Солнца R с =1.5×10 8 км. С другой стороны,

при рассмотрении суточного вращения Земли вокруг собственной оси применять для Земли модель “материальная точка” нельзя.

При изучении движения тела или системы тел, когда понятие материальной точки использовать нельзя, часто полезно применить другую физическую модель, которая называется система материальных точек.

Суть этой модели заключается в том, что любое тело или систему тел, движение которых необходимо изучить, мысленно разбивают на малые участки (материальные точки), размеры которых значительно меньше размеров тела или системы тел. В этом случае изучение движения тела или системы тел сводится к изучению движения отдельных участков системы, то есть материальных точек, из которых состоит эта система. При этом следует, конечно, учитывать, взаимодействуют ли материальные точки между собой или нет.

Частным случаем модели “система материальных точек” в механике является модель под названием твердое тело:

Твердое тело - это система материальных точек, взаимное расположение которых в процессе данного движения не изменяется.

Обратите внимание на относительность этой модели.

Предельным случаем модели твердого тела является абсолютно твердое тело. В абсолютно твердом теле расстояние между любыми произвольными частицами ни при каких условиях не изменяется. Абсолютно твердое тело - это абстрактная модель, так как никакое реальное тело не обладает этим свойством.

Для описания движения материальной точки используют модель -траектория движения .

Траекторией движения называется воображаемая линия, вдоль которой происходит движение данной материальной точки.

Если эта линия представляет собой прямую или ее отрезок, то говорят, что движение материальной точки прямолинейное, в противном случае движение криволинейное. Для описания видов движения твердого тела используют модели поступательного и вращательного движения.

Поступательным называется такое движение твердого тела, при котором любая прямая, скрепленная с этим телом, при его движении остается параллельной самой себе.

Характерной особенностью такого движения является то, что траектории всех материальных точек, составляющих твердое тело, имеют одинаковую форму и размеры и при параллельном смещении могут быть совмещены друг с другом.

Вращательным называется такое движение твердого тела, при котором все его материальные точки движутся по окружностям. При этом центры этих окружностей расположены на одной прямой, называемой осью вращения.

Произвольное движение твердого тела всегда можно представить в виде совокупности одновременных поступательного и вращательного движений.

Выводы: Основными физическими моделями механики являются материальная точка, система материальных точек и твердое тело. Движение материальной точки определяется понятием “траектория движения”. Траектории бывают прямолинейными и криволинейными. Движение твердого тела может быть сведено к двум формам: поступательной и вращательной.

Основные итоги, результаты работы и планы на будущее

Бакалавриат

В 2015 году состоялся первый выпуск бакалавров по направлению с профилем «Экспериментальная механика и компьютерное моделирование в механике» . Восемь человек из десяти поступивших на кафедру ТиПМ в 2011 году успешно защитили выпускные работы и получили дипломы бакалавра-инженера.

Разработанный учебный план подготовки бакалавра по направлению «Механика и математическое моделирование» доказал свое высокое качество. По сравнению с предыдущей программой специалитета по «Механике» были убраны непрофильные предметы, сбалансировано соотношение между физико-математическим циклом дисциплин и специальными курсами, физико-механическим практикумом и вычислительным экспериментом. На официальном уровне введено обучение работе с универсальным «тяжелым» расчетным комплексом ANSYS(ANSYSInc., USA), входящим в тройку основных конечно-элементных комплексов, применяемых в промышленности для разработки новой техники. На основе полученного опыта и в связи с дальнейшим развитием федерального государственного образовательного стандарта учебный план бакалавриата будет и дальше улучшаться и оптимизироваться под нужды высокотехнологичного производства.

Как результат, достигнутый уровень освоения основной образовательной программы выпускника-бакалавра оказался выше выпускника-специалиста (4,1 против 3,8), а представленные выпускные работы бакалавров, несмотря на меньшие сроки подготовки, «побили» дипломы специалистов (4,6 против 4,2). При этом сами решенные научно-практические задачи вызвали живой интерес у членов государственной комиссии и длительные дискуссии.

Магистратура

В этом году осуществлен первый набор на новую магистерскую программу «Динамика и прочность сложных механических систем» направления «Механика и математическое моделирование» . К нам пришли девять человек, включая выпускников программы бакалавриата профиля «Экспериментальная механика и компьютерное моделирование в механике».

Уровень бакалавриата - это лишь первый уровень в системе российского и мирового образования. Он обеспечивает базовый теоретический уровень и дает некоторые практические навыки. Однако для решения главной на сегодня задачи российской промышленности - создания в кратчайшие сроки глобально конкурентоспособной и востребованной продукции нового поколения - необходимы специалисты новой формации - «инженерно-технологический спецназ», подготовку которых возможно осуществить только на магистерских программах, ориентированных на высокотехнологичный сектор экономики. Именно такую программу мы предлагаем нашим студентам-магистрантам.

Инженеры XXI века - это инженеры-исследователи и инженеры-разработчики, владеющие всеми передовыми технологиями мирового уровня, способные «пробивать стены», «решать нерешаемые задачи», делать инновационные прорывы, обеспечивать в конечном итоге создание промышленной продукции нового поколения.

Распределение, практика

Распределение в этом году прошло как никогда активно, что связано с окончанием программ специалитета и двойным выпуском. Однако не было замечено особого интереса к выпускникам-специалистам по сравнению с выпускниками-бакалаврами. «Голод» на инженеров-разработчиков новой техники только увеличивается. Инженеры-механики востребованы во всех отраслях машиностроения: тяжелого, энергетического, авто-, судо-, авиа- и ракетостроения. К нам приезжали как старые партнеры (Галичский автокрановый завод, Федеральный ядерный центр - НИИ Технической Физики, ООО «Прогресстех-Дубна», ОАО «Газпромтрубинвест»), так и новые, среди которых наибольшей популярностью пользовался Экспериментальный машиностроительный завод им. Мясищева, занимающийся созданием авиационной, авиационно-космической, аэростатической и десантируемой техники. Именно туда в конструкторский отдел на весьма приличную зарплату и пошла большая часть выпускников-механиков этого года.

Производственная практика 3 курса бакалавриата «Механика и математическое моделирование» прошла весьма успешно. Студенты после большого перерыва поработали в супер-оснащенной лаборатории испытания материалов ГК «Дипос» (Иваново), в Инновационном центре «Протон» (Владимир). Особенно хочется отметить практику на предприятии «ГосМКБ «Радуга» им. А.Я.Березняка» (Дубна), производящем высокоскоростные летательные аппараты, и в московском инженерном центре крупной международной компании ФЕСТО, Германия.

Специальность «Механика и математическое моделирование» – это ветвь прикладной математики, которая занимается математическим моделированием сложных физических процессов в твердых телах, жидкостях, газах и плазме.

За время обучения студенты получают глубокие фундаментальные знания в области математики и программировании, классической механики. Кроме того, студентам читается широкий диапазон специальных дисциплин по различным направлениям современной механики. Значительным является объем подготовки в области информатики, программирования, IT-технологий.

За время учебы студенты научатся:

Применять математические методы и алгоритмы вычислительной математики при решении задач механики и анализе прикладных проблем
Участвовать в работе научно-исследовательских семинаров, конференций, симпозиумов, а также заниматься их организацией
Заниматься подготовкой научных статей и научно-технических отчетов
Обрабатывать общенаучную и научно-техническую информацию
Применять фундаментальные знания в области механики при подготовке и проведении экспериментальных исследований
Проводить научно-исследовательские работы в области механики и математического моделирования
Проводить экспериментальные исследования по механике
Использовать специализированные программные комплексы при решении задач механики
Анализировать результаты научно-исследовательской и производственно-технологической деятельности
Преподавать физико-математические дисциплины и информатику в общеобразовательных и средних профессиональных образовательных учреждениях при специализированной переподготовке

Значительная часть выпускников посвящает себя научно-исследовательской карьере. Но и прикладное применение у направления есть. На производстве специалисты могут заниматься расчетами силовых и тепловых нагрузок на поверхности летательных аппаратов, созданием новых материалов и сплавов с эффектом памяти формы, проектированием установок для добычи и транспортировки нефти и газа и др. Специалисты по механике и математическому моделированию требуются в научно-исследовательские институты и центры, на предприятия добывающего комплекса, в авиаконструкторские бюро.