Аспирант кафедры дифференциальных уравнений Института математики и информационных технологий АлтГУ Рудольф Вирц под научным руководством заведующего кафедрой, д.ф.-м.н. Александра Алексеевича Папина реализует проект «Численное и аналитическое исследование математических моделей движения жидкостей и газов в пористых средах».
Обозначенные в проекте задачи используются в различных областях жизнедеятельности человека, начиная от инженерных решений, и заканчивая экологическими проблемами. В частности, таких, как ирригация и дренаж сельскохозяйственных полей, миграция магмы в земной коре, прогноз распространения загрязнений в недрах земли, фильтрация вблизи речных плотин и других гидротехнических сооружений, с целью прогнозирования подтоплений и ликвидации их последствий, сохранение углекислого газа в недрах земли и т.д.
Исследование аспиранта АлтГУ также может оказать значительную помощь в описании природных процессов, таких, например, как миграция магмы в земной коре, приводящая к извержению вулканов.
Другая задача, которую в рамках проекта реализовал молодой ученый, — это моделирование определенных физических процессов, при которых углекислый газ после захоронения в земле не сможет выйти на поверхность.
«С тематикой фильтрации жидкостей и газов в пористых средах я познакомился, еще учась на бакалавриате, когда выбрал кафедру дифференциальных уравнений на 3 курсе. Начинал свои исследования с одномерных задач, а в настоящее время уже перешел к проблемам захоронения углекислого газа и решаю двумерные задачи по этой теме. Большинство исследований в этом направлении посвящены задачам, в которых не учитываются пороупругие свойства горной среды, где производится захоронение углекислого газа, — рассматривается только постоянная пористость среды. Я же в своей работе учитываю возможные изменения горной среды, в результате которых пористость может меняться. Это очень важный момент, от которого, порой зависит экологическая безопасность территории», — уточняет Рудольф Вирц.
Аспирант АлтГУ добавил, что в исследованиях были использованы обобщения моделей фильтрации, которые они приспосабливали к определенным задачам.
«Сейчас я занимаюсь исследованиями в рамках двух лабораторий. Это лаборатория математического моделирования в механике неоднородных сред и лаборатория математического и компьютерного моделирования в природных и индустриальных системах. Первая была создана в 2012 году совместно с Институтом гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, а вторая – открыта в рамках проекта “Современные методы гидродинамики для задач природопользования, индустриальных систем и полярной механики”. Целью работы лабораторий является построение моделей и исследование задач механики неоднородных сред, использование полученных фундаментальных результатов для решения прикладных задач рационального природопользования, индустриальных систем и полярной механики и обеспечение подготовки высококвалифицированных научно-педагогических кадров и специалистов в области прикладной математики и механики. Благодаря возможностям лабораторий, мне удается получить наиболее точные расчеты в рамках моего проекта», — подытожил Рудольф Вирц.
Остается добавить, что полученные учеными АлтГУ результаты могут быть использованы в области добычи нефти и газа, а также в научно-исследовательской работе, сельском хозяйстве и инженерных изысканиях.