Госбюджетные темы
Ученые кафедры проводят исследования по 4-м госбюджетным темам:
На кафедре проводятся исследования по гранту Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ): проект 17-08-01123 «Математическое моделирование транспортных сетей в условиях развития высокоскоростного наземного транспорта», 2017 – 2019гг. (рук. Тимофеева Г.А.).
Кафедра публикует в год более 70 статей, а ее сотрудники регулярно принимают участие в значимых международных, всероссийских и региональных научных съездах и конференциях.
Кафедра ЕНД ежегодно проводит региональную научную конференцию обучающихся (студентов, магистрантов и аспирантов) по математическому моделированию систем, регулярно организует общероссийские конференции по математическому моделированию и информационным технологиям.
В 2017-2018 учебном году в ежегодной региональной научно-практической конференции «Математические методы решения исследовательских задач», организованной кафедрой, приняли участие с докладами 44 студента УрГУПС.
Доцент О.В. Куликова организовала секцию «Аналитические и вычислительные методы решения математических задач» на IX Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум 2018», в работе которой приняли участие 11 студентов и 5 преподавателей кафедры. Под руководством преподавателей кафедры 10 студентов УрГУПС приняли участие в Международном конкурсе студентов и аспирантов «Quality Education 2017», 2 студента участвовали в VI Международном интеллектуальном конкурсе студентов и аспирантов «University Stars 2017», под руководством профессора С.С. Титова студенты принимали участие во XVI Сибирской научной школе с международным участием «Компьютерная безопасность и криптография».
Ежегодно под руководством преподавателей кафедры студенты УрГУПС готовят материалы о результатах исследовательской деятельности, в том числе в 2017 году опубликовано 10 статей студентов в журналах, 3 статьи в сборниках конференции.
Кафедрой проведено 3 олимпиады на территории УрГУПС, а также организовано участие студентов в международной олимпиаде.
В 2016 г. в УрГУПС была проведена 3-я Всероссийская научная конференция «Математическое моделирование и информационные технологии», посвященная 85-летию со дня рождения профессора И.Я. Каца. Были представлены доклады по научным направлениям: теория оптимального управления, финансовая математика, механика сплошных сред, теория дифференциальных уравнений в частных производных, робототехника, криптология и компьютерная математика, организован круглый стол по проблемам преподавания естественнонаучных дисциплин. Всего на конференции было представлено 80 докладов, из которых более 30 было опубликовано в Международном издании CEUR-WS. ORG, индексируемом в международной базе Scopus (http://ceur-ws.org/Vol-1825).
Научные направления по прикладной математике
Направление: Задачи оптимального управления и оценивания для систем с неполной информацией о распределении случайных параметров.
Руководитель: Тимофеева Галина Адольфовна, доктор физ.-мат. наук, зав. кафедрой
Истоки: Научная школа создана в 70-х годах 20-ого века д.ф.-м.н., профессором Исааком Яковлевичем Кацем под научным влиянием и в тесном сотрудничестве с академиками РАН Н.Н. Красовским и А.Б. Куржанским.
Потенциал научной школы:
На 01.01.2018 г.:
Признание научных разработок (внедрение):
Направление: Математическое моделирование с помощью нелинейных уравнений: газовых течений, синхронизации и разрушения, процессов криптографии.
Руководитель: Баутин Сергей Петрович, доктор физико-математических наук, профессор, член Российского национального комитета по теоретической и прикладной механике, действительный член Нью-йоркской Академии наук. Область научных интересов: нелинейные уравнения с частными производными и их приложения к решению задач газовой динамики. В ходе научных исследований сформировал свою научную школу, под его руководством защитились 3 доктора и 9 кандидатов наук.
Научные исследования, проводимые под руководством проф. С.П. Баутина, поддерживались грантами Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ), в том числе:
По результатам исследований опубликовано 12 монографий, 5 препринтов, 5 ежегодных научных сборников под редакцией проф., д.ф.-м.н. Дерябина С.Л., более 350 научных статей, в том числе в ведущих российских журналах: «Доклады Академии наук», «Успехи механики», «Прикладная математика и механика», «Дифференциальные уравнения», «Прикладная механика и техническая физика» и др.
Монографии, опубликованные в 2008-2017 гг.:
В 1997 г. был организован и по настоящее время продолжает регулярно работать научный семинар "Нелинейные дифференциальные уравнения и их приложения" с участием преподавателей и аспирантов УрГУПС, а также ученых из других академических и учебных институтов.
В настоящее время по данному направлению исследования ведут 6 аспирантов очной формы обучения и кандидатом физико-математических наук И.Ю. Крутовой подготовлена докторская диссертация, защита которой планируется в декабре 2018 года, научный консультант - С.П. Баутин.
Защищены три докторские диссертации (С.А. Румянцев, С.Л. Дерябин, А.Л. Казаков – научный консультант С.П. Баутин) и тринадцать кандидатских диссертаций (С.Л. Дерябин, А.Л. Казаков, С.А. Ягупов, А.В. Рощупкин, Ю.Ю. Чернышов, Ю.В. Николаев, З.Л. Ольха, И.Ю. Крутова, Н.С. Новаковский – научный руководитель С.П. Баутин; Н.П. Чуев, А.П. Садов, А.М. Мезенцев – научный руководитель С.Л. Дерябин; К.В. Курмаева – научный руководитель С.С. Титов).
В 2012-2017 годах проводились эксперименты по созданию восходящих закрученных потоков с помощью продува воздуха снизу вверх по вертикально расположенным трубам диаметрами в 5 см, 20 см, 2 м.
Профессор С.С. Титов с каждым годом привлекается все большее число студентов УрГУПС к научно-исследовательской работе по направлению защиты информации. Студенты публикуют исследовательские статьи, выступают на научных конференциях, в том числе международных, участвуют в профессиональных конкурсах в области информационных технологий и математических методов защиты информации. С 2008 года и по настоящее время студенты и аспиранты работают в этом направлении в рамках учебно-научного подразделения "Безопасность информационных технологий"(БИТ), научным руководителем которого является профессор С.С. Титов.
В 2015-2017 годах 4 студента – ученика С.С. Титова получили звание «студент года по информационной безопасности» Российской Федерации, в 2015 г. студенты Р. Таскин и П. Садков получили почётный диплом на международной олимпиаде по криптографии NSUCRYPTO, в 2016 году команда студентов Р. Таскин, П. Садков, К Кириеенко заняла 3-е место на международной олимпиаде криптографии в категории «студенты», а проф. С.С. Титов занял третье место в категории «профессионалы».
Выпускниками аспирантуры УрГУПС под руководством Титова С.С. защищены 2 кандидатские диссертации по информационной безопасности: С.С. Коновалова «Конечные геометрии и их связь с совершенными шифрами», Н.В. Медведев «Метод разграничения коллективного доступа к информационным ресурсам на основе почти пороговых схем разделения секрета».
Научные направления по физике и химии.
Компьютерное моделирование тепловых процессов трения.
Руководитель: профессор, д.ф.-м.н. В.К. Першин.
На основании нестационарной теплопроводности в движущейся среде для краевой задачи с граничными условиями сопряжения в рамках аналитических и численных методов конечных элементов моделируются пространственные и временные распределения температурных полей и полей тепловых потоков в тяжелонагруженных узлах трения (колесо-тормоз-рельс). Полученные результаты компьютерного моделирования позволяют определить распределение температур в процессе торможения по узлу трения в зависимости от физико-технических характеристик колеса и рельса, а также создать на их основе инженерные методы расчета теплообмена при трении.
Моделирование магнитных полей.
Руководитель: доцент, к.ф.-м.н. Л.А. Фишбейн
Объектом исследования с целью получения высокооднородного магнитного поля в заданном рабочем объеме являются конструкционные характеристики (форма) постоянных и электро-магнитов. Основной применяемый метод - параметрический синтез системы магнитов, предназначенных, в частности, для работы в переносных ЯМР томографах. Увеличение степени однородности магнитного поля приводит к увеличению разрешения ЯМР систем всех типов, что дает возможность приведения более качественной диагностики дефектов.
Интенсификация процессов охлаждения оборудования
Руководитель: профессор, д.ф.-м.н. Буланов Н.В.
Предложен способ организации режима пузырькового кипения, который обладает значительно большей устойчивостью к своему самосохранению, т.к. температурный интервал устойчивого пузырькового кипения увеличивается в несколько раз и обратный переход от пленочного кипения к пузырьковому не сопровождается гистерезисом. Основным достоинством предлагаемого способа (кроме увеличения интенсивности теплообмена) является невмешательство в охлаждаемый объект, применение предлагаемого способа не требует какой-либо модернизации объекта. Для осуществления предлагаемого способа достаточно в используемый теплоноситель (например, в воду) ввести примерно 1%-2% другой, второй, жидкости, нерастворимой в теплоносителе и имеющей температуру кипения ниже температуры кипения охлаждаемой поверхности (для воды это может быть, например, фреон-12).
Исследование процессов при электрохимическом получении хромовых соединений
Руководитель: доцент, к.х.н. Соколов В.Н.
Исследования направлены на разработку нового электрохимического способа получения чистых бихроматов ряда металлов и передача опытных образцов хромовых соединений в специализированные химические лаборатории для испытания в качестве новых материалов для получения катализаторов и использования в иных областях. К исследованиям привлекаются студенты старших курсов.
Исследования проблем преподавания естественнонаучных дисциплин
Последние годы на кафедре параллельно с научными разработками по проблемам прикладной математики, физики и химии активно развивается исследование методики преподавания естественнонаучных дисциплин, вводятся и анализируются новые педагогические технологии, эту работу возглавляет доцент, кандидат педагогических наук О.В. Куликова. Общее число публикаций сотрудников кафедры данной тематике за последние 5 лет - более 30 статей, ежегодно проводятся семинары и круглые столы для обсуждения проблем преподавания естественнонаучных дисциплин.