Проект "Моделирование поведения сложных диссипативных систем в задачах реакции-диффузии-конвекции"

Руководитель проекта

Брацун Дмитрий Анатольевич

доктор физико-математических наук, профессор
 

«Наш исследовательский проект "Моделирование поведения сложных диссипативных систем в задачах реакции-диффузии-конвекции" направлен на изучение основ физико-химических механизмов неустойчивостей, ответственных за спонтанное возникновение сложных диссипативных структур в многофазных системах реагирующих жидкостей (или газов) при различных осложняющих факторах. К таким факторам относятся наличие запаздывающей обратной связи, внешнее периодическое изменение обратной связи, химические превращения между фазами, наличие поверхности раздела и др.

Более конкретно, исследования включают в себя следующие направления:

  1. Исследование вопросов тепломассопереноса в двухслойной системе реагирующих жидкостей с межфазной границей и адсорбционно-десорбционной кинетикой;
  2. Изучение влиянии переменных силовых полей на слой смешивающихся жидкостей, вступающих в экзотермическую реакцию второго порядка;
  3. Спонтанное возникновение пространственных структур в тонких слоях испаряющихся и реагирующих пленок;
  4. Моделирование пространственно-распределенных циркадианных колебаний в клетках, взаимодействующих посредством обмена химическими сигналами»
О проекте

№ государственной регистрации: 01201268575

Сроки реализации: 10.07.2012-30.11.2014

В рамках проекта предполагается создание моделей, описывающих взаимодействие диффузионных и гидродинамических процессов при наличии химических реакций и ряда других усложняющих факторов, с учетом динамики и термодинамики как самих фаз, так и межфазных поверхностей, которые является организующим центром для образования сложных диссипативных структур. Планируется проведение исследования термоконцентрационной конвекции Марангони в слое белка с проходящей в объеме биохимической реакцией, запаздывающей во времени; моделирование пространственно- распределенных циркадианных колебаний в клетках, взаимодействующих посредством обмена химическими сигналами; изучение тепломассопереноса в двухслойной системе реагирующих жидкостей и влияния переменных силовых полей на слой реагирующей жидкости.

Состав временного творческого коллектива
  1. Люшнин А.В., к.ф.-м.н., доцент;
  2. Никитин Е.С., аспирант;
  3. Захаров А.П., аспирант;
  4. Гордеева В.С., аспирант;
  5. Мошева Е.А., студент;
  6. Аитова Е.В., студент;
  7. Степкина О.С., студент
  8. Мазунина Е.С., студент (до 31.12.2012)
Результаты проекта
  • Статьи Scopus и Web of science:

Gordeeva V.Yu., Lyushnin A.V. Influence of Marangoni instability on evaporation of the polar liquid film // Eur. Phys. J. Special Topics. 2013. – Vol. 219. – P.45-49

Gordeeva V.Yu., Lyushnin A.V. Influence of the thermocapillary effect on the dynamics and stability of motion of a thin evaporating film // Techn.  Phys. 2013. – Vol. 58, N.3. – P.351-357

Bratsun D.A., Putin G.F., Zyuzgin A.V. Long-Wave Instability in the Raylegh-Benard Problem with High Frequency Vibrations // World Appl. Sci. J. 2013. – Vol. 27, N. 8. – P.1005-1009

  • Статьи ВАК:

Bratsun D.A., Zakharov A.P. Modeling of spatially extended delay-induced circadian oscillations synchronized by cell-to-cell communications // Proceedings of the European Conference on Complex Systems 2012, edited by T. Gilbert, M. Kirkilionis, G. Nicolis. Springer Proceedings in Complexity. 2013. – V. 2014. – P. 445-452

Bratsun D.A., Lyushnin A.V., Dubova I.Yu., Krylova M.V. Computational modeling of collective behavior of panicked crowd escaping multi-floor branched building // Proceedings of the European Conference on Complex Systems 2012, edited by T. Gilbert, M. Kirkilionis, G. Nicolis. Springer Proceedings in Complexity. 2013. – V. 2014. – P. 659-663

Гордеева В.Ю., Люшнин А.В. Влияние термокапиллярного эффекта на динамику и устойчивость движения испаряющейся тонкой пленки // ЖТФ. 2013. – Т. 83, Вып. 3. – С. 41-47

Захаров А.П., Брацун Д.А. Синхронизации циркадианных ритмов в масштабах гена, клетки и всего организма // Компьютерные исследования и моделирование. 2013. – Т. 5, № 2. – С. 255-270

Захаров А.П., Брацун Д.А. Адаптивный алгоритм хранения полей при расчете динамики сплошной среды с наследственной или запаздывающей обратной связью // Вычислительная механика сплошных сред. 2013. – Т. 6, № 2. – С. 198-206

Аптуков А.М., Брацун Д.А., Люшнин А.В. Моделирование поведения паникующей толпы в многоуровневом разветвлённом помещении // Компьютерные исследования и моделирование. 2013. – Т. 5, № 3. – С. 491-508

  • Статьи РИНЦ:

Брацун Д.А., Захаров А.П. К вопросу о численном расчете пространственно-распределенных динамических систем к с запаздыванием по времени  // Вестн. Перм. ун-та. Сер.: Математика. Механика. Информатика. 2012. Вып. 4(12). С. 32–41

Колесников А.К., Люшнин А.В., Брацун Д.А. Разработка набора эволюционных моделей лесов Пермского края для оптимизации схемы вырубки древостоя // Вестн. Перм. ун-та. Сер.: Математика. Механика. Информатика. 2013. Вып. 2(21). С. 43–50

Аитова Е.В., Брацун Д.А. Точное решение задачи об устойчивости реагирующей жидкости с учетом адсорбции Ленгмюра // Конвективные течения: сб. научный статей / Под общ. ред. В.Г. Козлова. – Пермь: ПГГПУ, 2013. – Вып. 6. – С. 299-310

Брацун Д.А. Эффект выравнивания фронта хемоконвективных структур при экзотермической химической реакции // Конвективные течения: сб. научный статей / Под общ. ред. В.Г. Козлова. – Пермь: ПГГПУ, 2013. – Вып. 6. – С. 231-245

Люшнин А.В., Гордеева В.Ю. Исследование устойчивости движения фронта испаряющейся тонкой водяной пленки при наличии растворимого сурфактанта // Конвективные течения: сб. научный статей / Под общ. ред. В.Г. Козлова. – Пермь: ПГГПУ, 2013. – Вып. 6. – С. 9-17

  • Статьи в научных сборниках:

Захаров А.П., Брацун Д.А. Моделирование синхронизации биоритмов на разных уровнях описания системы // Математика. Компьютер. Образование тезисы двадцатой международной конференции (Пущино, 28 января – 2 февраля 2013 г.) / под ред. Г.Ю. Ризниченко и А.Б. Рубина. – Москва, Ижевск, 2013. – С. 81.

Аитова Е.В., Брацун Д.А. О влиянии процессов адсорбции-десорбции реагирующего сурфактанта на хемоконвективную устойчивость двухслойной системы // XVIII Зимняя школа по механике сплошных сред, Пермь, 18 – 19 февраля 2013 г. Тезисы докладов. – Пермь. Екатеринбург, 2013. – С. 19.

Гордеева В.Ю.,  Люшнин А.В. Исследование влияния поверхностно-активного вещества на движение тонкого слоя жидкости в длинноволновом приближении // XVIII Зимняя школа по механике сплошных сред, Пермь, 18 – 19 февраля 2013 г. Тезисы докладов. – Пермь. Екатеринбург, 2013. – С. 105.

Костарев К.Г., Мизев А.И., Мошева Е.А. Концентрационно-капиллярные течения Марангони в жидком мостике // XVIII Зимняя школа по механике сплошных сред, Пермь, 18 – 19 февраля 2013 г. Тезисы докладов. – Пермь. Екатеринбург, 2013. – С. 200.

Костарев К.Г., Мизев А.И., Мошева Е.А Неустойчивость зоны смешивания, образованной встречными потоками двух взаиморастворимых жидкостей // XVIII Зимняя школа по механике сплошных сред, Пермь, 18 – 19 февраля 2013 г. Тезисы докладов. – Пермь. Екатеринбург, 2013. – С. 201.

Мизев А.И., Пеленёва И.М., Брацун Д.А., Шмыров А.В., Трофименко А.И., Лысенко С.Н. Исследование поверхностных свойств и динамики образования поверхностной фазы в многокомпонентных растворах поверхностно-активных веществ //  Региональный конкурс РФФИ - Урал. Результаты научных исследований по инициативным проектам за 2010-2012 гг. Сборник статей. – Пермь: ПНЦ УрО РАН, 2013. – С.14-22.

Колесников А.К., Брацун Д.А., Люшнин А.В. Моделирование пространственно-временных процессов заготовки леса //  Региональный конкурс РФФИ - Урал. Результаты научных исследований по инициативным проектам за 2010-2012 гг. Сборник статей. – Пермь: ПНЦ УрО РАН, 2013. – С.39-42.

Брацун Д.А., Захаров А.П.  Численное исследование динамики распределенной системы с запаздыванием в модели циркадианных ритмов Neurospora crassa // Advanced Science. 2013. - №3. – С.59-72.

Gordeeva V.Yu., Lyushnin A.V. The motion of spreading surfactant on thin film of polar liquids // Proceeding of International Conference “Fluxes and structures in fluids”, June 25-28, 2013, Saint-Peterburg. - M.: MAKS Press, 2013. - P.122-125.

Аитова Е.В., Брацун Д.А. Влияние поверхностной активности реагентов на хемоконвективную устойчивость несжимаемой жидкости // Вест. Перм. гос. гум. - пед. ун-та. Сер. №2: Физико-математические и естественные науки.  2013. Вып. 1 (1). С.58-65.

Bratsun D.A. On Rayleigh mechanism of alignment of fingers envelope in reactive immiscible two-layer system // Book of abstracts of 8th International Topical Team Workshop on Two-Phase Systems for Ground and Space Applications. September 16-19, 2013, Bremen. – Universität Bremen Press, 2013. - P.61-62.

Aitova E.V., Bratsun D.A., De Wit A. Effect of adsorption dynamics on Marangoni convective patterns in reactive immiscible two-layer system. // Book of abstracts of 8th International Topical Team Workshop on Two-Phase Systems for Ground and Space Applications. September 16-19, 2013, Bremen. – Universität Bremen Press, 2013. - P.76-77.

Gordeeva V.Y., Lyushnin A.V. Study of the effect of spreading surfactants on thin films of polar liquids // Book of abstracts of 8th International Topical Team Workshop on Two-Phase Systems for Ground and Space Applications. September 16-19, 2013, Bremen. – Universität Bremen Press, 2013. - P.83-82.

Zakharov A., Bratsun D. Modeling Dynamics Of Biorhythms At Different Scales Of Biological System // Book of Abstracts of European Conference on Complex System. September 16-20, 2013, Barselona. – Complex Systems Society, Barselona, 2013. – p. 60-61.

Bratsun D.A., Zakharov A.P. Adaptive numerical simulations of reaction-diffusion systems with time-delayed feedback // Book of abstracts for “Interdisciplinary Symposium on Complex Systems”. September 10-13, 2013, Prague. – Czech Technical University Press, 2013. – P.21.

Zakharov A.P., Bratsun D.A. Synchronization of circadian rhythms at the scale of a gene, a cell and a whole organism // Book of abstracts for “Interdisciplinary Symposium on Complex Systems”. September 10-13, 2013, Prague. – Czech Technical University Press, 2013. – P.21.

Bratsun D.A., Zakharov A.P. Deterministic modeling spatio-temporal dynamics of delay-induced circadian oscillations in Neurospora crassa // Book of abstracts for “Interdisciplinary Symposium on Complex Systems”. September 10-13, 2013, Prague. – Czech Technical University Press, 2013. – P.22.

Lyushnin A.V., Bratsun D.A. Modeling spatio-temporal dynamics of taiga boreal forest // Book of abstracts for “Interdisciplinary Symposium on Complex Systems”. September 10-13, 2013, Prague. – Czech Technical University Press, 2013. – P.30.