раб. тел.: +7(499)250-92-94 e-mail: utkin@icad.org.ru, pavel_utk@mail.ru http://fastproclab.16mb.com/ Профиль на MathNet Профиль на researchgate

Образование

Работа

Награды

• Стипендия Intel Higher Education Program 2006, 2007 годов.
• Медаль РАН с премией для студентов высших учебных заведений в 2007 году.
• Медаль им. Р.И. Солоухина для молодых ученых на 22-ом Международном коллоквиуме по динамике взрывов и реагирующих систем (2009 год, Минск, Беларусь).
• Победитель программы Фонда содействия отечественной науке «Лучшие аспиранты РАН» в 2010 году.
• Стипендия Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики на 2012–2014 годы.
• Победитель конкурса «Гранты молодым преподавателям государственных вузов России» Благотворительного фонда В. Потанина в 2013 году.
• Победить конкурса 2016 года на право получения грантов Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук в области знаний Математика и механика.
• Премия МГУ и Российского Национального комитета по теоретической и прикладной механике имени академика Г.Г. Черного для молодых ученых в 2018 году.

Экспертная деятельность

• Эксперт РАН.

Международная деятельность

• Член совета директоров Международного института по динамике взрывов и реагирующих систем (IDERS) (2019).

Руководство грантами

• Грант РФФИ № 15-31-70004 мол_а_мос «Математическое моделирование нелинейной динамики детонационных волн при распространении в каналах сложной формы применительно к задачам утилизации отходов и взрывобезопасности», 2015–2017 г.г.
• Грант Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук, тема «Комплексное исследование проблемы взаимодействия ударной волны с плотным облаком частиц», договор № 14.W16.6756-MK, 2016–2017 г.г.
• Грант РФФИ № 19-38-70002 мол_а_мос «Прямое численное моделирование взаимодействия проходящей ударной волны со слоем частиц применительно к задачам взрывобезопасности», 2019–2020 г.г.

Научное руководство студентами и аспирантами
Студенты:

• Татьяна Казакова, магистр (2018).
• Петр Корепанов, магистр (2018).
• Дмитрий Ходаев, магистр 2-го года.

Аспиранты:

• Ярослава Порошина, аспирантка 1-го года.
• Алексей Сосин, аспирант 1-го года.

Защиты кандидатских диссертаций:

• Александр Лопато, к.ф.-м.н. (2017). Медаль РАН для молодых ученых (2018). Ру-ководитель гранта РФФИ № 16-31-00408 мол_а, гранта Президента РФ для молодых кандидатов наук № МК-244.2020.1.
• Дмитрий Сидоренко, к.ф.-м.н. (2019).

Рецензирование научных журналов
Engineering Computations, Журнал вычислительной математики и математической фи-зики, Химическая физика, Компьютерные исследования и моделирование, Горение и взрыв, Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика.

Образовательная деятельность

• Вычислительная математика (бакалавриат), 2009–2017, МФТИ.
• Численное моделирование реагирующих потоков (магистратура), 2011 – наст. вр., МФТИ.
• Нелинейные вычислительные процессы (магистратура), 2017 – наст. вр., МФТИ.

Основные журнальные публикации

• P.S. Utkin, Numerical simulation of shock wave – dense particles cloud interaction using Godunov solver for Baer-Nunziato equations, International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, 29(9), 3225–3241, 2019, JCR 2018 Q2 (http://dx.doi.org/10.1108/HFF-10-2018-0587)
• D.A. Sidorenko, P.S. Utkin, Numerical modeling of the relaxation of a body behind the transmitted shock wave, Mathematical Models and Computer Simulations, 11(4), 509–517, 2019, SJR 2018 Q3 (http://dx.doi.org/10.1134/S2070048219040136)
• S.V. Fortova, P.S. Utkin, T.S. Kazakova, Three-dimensional numerical simulation of the de-velopment of instability of a contact boundary of colliding metal plates within the gasdynamic approximation, High Temperature, 57(2), 236–241, 2019, SJR 2018 Q1
  (http://dx.doi.org/10.1134/S0018151X19020032)
• D.A. Sidorenko, P.S. Utkin, Two-dimensional gas-dynamic modeling of the interaction of a shock wave with beds of granular media, Russian Journal of Physical Chemistry B, 12(5), 869–874, 2018, SJR 2017 Q3 (http://dx.doi.org/10.1134/S1990793118050111).
• P.S. Utkin, S.V. Fortova, Mathematical modeling of high-speed interaction of metallic plates within the two-fluid Euler approach, Computational Mathematics and Mathematical Physics, 58(8), 1377–1383, 2018, SJR 2017 Q3 (http://dx.doi.org/10.1134/S0965542518080171).
• A.I. Lopato, P.S. Utkin, Numerical study of detonation wave propagation in the variable cross-section channel using unstructured computational grids, Journal of Combustion, 3635797, 2018, SJR 2017 Q3 (http://dx.doi.org/10.1155/2018/3635797).
• P.S. Utkin, Mathematical modeling of the interaction of a shock wave with a dense cloud of particles within the framework of the two-fluid approach, Russian Journal of Physical Chemistry B, 11(6), 963–973, 2017, SJR 2017 Q3
  (http://dx.doi.org/10.1134/S1990793117050141)
• A.I. Lopato, P.S. Utkin, Towards second-order algorithm for the pulsating detonation wave modeling in the shock-attached frame, Combustion Science and Technology, 188(11–12), 1844–1856, 2016, SJR 2016 Q2 (http://dx.doi.org/10.1080/00102202.2016.1212570)
• A.I. Lopato, P.S. Utkin, Two approaches to the mathematical modeling of detonation wave, Mathematical Models and Computer Simulations, 8(5), 585–594, 2016, SJR 2016 Q3
  (http://dx.doi.org/10.1134/S2070048216050112)
• A.I. Lopato, P.S. Utkin, Detailed simulation of the pulsating detonation wave in the shock-attached frame, Computational Mathematics and Mathematical Physics, 56(5), 841–853, 2016, SJR 2016 Q3 (http://dx.doi.org/10.1134/S0965542516050134)
• I. Semenov, P. Utkin, V. Markov, Numerical modeling of dust-layered detonation structure in a narrow tube, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 26(2), 380–386, 2013, SJR 2013 Q1 (http://dx.doi.org/10.1016/j.jlp.2012.04.007)
• I. Semenov, I. Akhmedyanov, A. Lebedeva, P. Utkin, Three-dimensional numerical simulation of shock and detonation waves propagation in tubes with curved walls, Science and Technology of Energetic Materials, 72(4), 116–122, 2011, SJR 2011 Q3
• I.V. Semenov, P.S. Utkin, V.V. Markov, S.M. Frolov, V.S. Aksenov, Numerical and experimental investigation of detonation initiation in profiled tubes, Combustion Science and Technology, 182(11–12), 1735–1746, 2010, SJR 2010 Q1
  (http://dx.doi.org/10.1080/00102202.2010.497404)
• I.V. Semenov, P.S. Utkin, I.F. Akhmedyanov, V.V. Markov, Initiation of detonation in a tube with parabolic contraction and conic expansion, Doklady Physics, 55(3), 150–154, 2010, SJR 2010 Q3 (http://dx.doi.org/10.1134/S1028335810030110)
• I.V. Semenov, P.S. Utkin, V.V. Markov, Numerical simulation of detonation initiation in a contoured tube, Combustion, Explosion, and Shock Waves, 45(6), 700–707, 2009, SJR 2009 Q2 (http://dx.doi.org/10.1007/s10573-009-0087-4)
• I. Semenov, S. Frolov, V. Markov, P. Utkin, Shock-induced dust ignition in curved pipeline with steady flow, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 20(4–6), 366–374, 2007, SJR 2007 Q1 (http://dx.doi.org/10.1016/j.jlp.2007.04.019)
• S.M. Frolov, I.V. Semenov, P.V. Komissarov, P.S. Utkin, V.V. Markov, Reduction of the deflagration-to-detonation transition distance and time in a tube with regular shaped obstacles, Doklady Physical Chemistry, 415(2), 209–213, 2007, SJR 2007 Q3
  (http://dx.doi.org/10.1134/S0012501607080027)

Полный список публикаций доступен в системах MathNet и Google Scholar.

Доклады на конференциях

• International Colloquium on Pulsed and Continuous Detonations (ICPCD) 2008 (Москва), 2014 (Пушкин), 2016 (Санкт-Петербург), 2018 (Санкт-Петербург)
• Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике 2006 (Нижний Нов-город), 2011 (Нижний Новгород), 2015 (Казань), 2019 (Уфа)
• International Symposium on Hazards, Prevention, and Migration of Industrial Explosions (ISHPMIE) 2008 (Санкт-Петербург), 2010 (Йокогама, Япония)
• International Colloquium on Dynamics of Explosions and Reactive Systems (ICDERS) 2009 (Минск, Беларусь), 2015 (Лидс, Великобритания), 2019 (Пекин, Китай)
• Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ) 2008 (Санкт-Петербург), 2010 (Уфа)
• Научная конференция отдела горения и взрыва Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН 2014, 2018, 2019 (Москва)
• International Conference on the Methods of Aerophysical Research (ICMAR) 2012 (Ка-зань), 2018 (Новосибирск)
• XIV Международная конференция «Супервычисления и математическое модели-рования» 2012 (Саров)
• Quasilinear Equations, Inverse Problems and Their Applications 2016, 2017 (Долго-прудный)
• International Symposium on Shock Waves (ISSW) 2017 (Нагоя, Япония), 2019 (Син-гапур)
• 17th International Conference on Numerical Combustion 2019 (Аахен, Германия)

Некоторые результаты

Среди до конца не решенных проблем теории детонации можно выделить определе-ние критических условий инициирования и распространения детонационных волн, а также оптимизацию инициирования с точки зрения затрачиваемой энергии. Послед-няя проблема является одной из ключевых при создании перспективных энергетиче-ских и силовых установок, основанных на детонационном сжигании топлива. Сегодня хорошо известно, что формулировка условий инициирования в терминах единого па-раметра, такого как критическая энергия инициирования, не является исчерпывающей в силу многомерной и нелинейной природы детонации. За счет пространственного и временного распределения вводимой в систему энергии возможно добиться снижения критической энергии.
Впервые в натурных экспериментах и численном моделировании показано, что ини-циирование детонации возможно оптимизировать за счет множественных отражений падающей ударной волны от определенным образом расположенных эллиптических поверхностей. Эксперименты проводились в двухсекционной ударной трубе. В каче-стве смеси использовалась водородно-кислородная смесь. Моделирование проводи-лось в рамках уравнений Эйлера на полностью неструктурированных расчетных сет-ках. На анимациях показаны рассчитанные распределения температуры (нижняя по-ловина) и численная шлирен-визуализация (верхняя половина) поля течения в двух многофокусирующих системах – с двумя разнесенными отражателями (слева) и пятью соприкасающимися (справа) для числа Маха падающей волны 2.5.
Результаты исследований докладывались в 2019 году на крупнейших международных конференциях по динамике ударных и детонационных волн 27th International Collo-quium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems (Пекин, Китай), 32nd Interna-tional Symposium on Shock Waves (Сингапур), 17th International Conference on Numeri-cal Combustion (Аахен, Германия).

P.S. Utkin, A.I. Lopato, A.A. Vasil’ev, Mechanisms of detonation initiation in multi-focusing systems, Shock waves, 2020 (submitted).

Задачи моделирования распространения ударных волн в областях сложной, в том чис-ле, изменяющейся с течением времени формы возникают во многих сферах. Так, по-добные подходы необходимы для прямого моделирования высокоскоростных течений двухфазных сред с разрешением динамики движения каждого тела в потоке несущей фазы. Разработан высокомасштабируемый параллельный вычислительный алгоритм метода декартовых сеток для численного моделирования течений с ударными волнами в областях с изменяющейся геометрией применительно к описанию динамики движе-ния взаимодействующих тел в высокоскоростном потоке газа, работоспособный на расчетных сетках до миллиарда расчетных узлов с использованием тысячи процес-сорных ядер. Отличительной особенностью предложенного подхода к распараллели-ванию алгоритма является распределенное построение расчетной сетки и визуализа-ция рассчитанных пространственных полей течения.
Исследована динамика движения двух подвижных сферических частиц, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, в сверхзвуковом потоке газа за проходящей ударной волной. Детально описаны и сопоставлены с натурным экспериментом удар-но-волновые картины на различных стадиях (на анимации – численная шлирен-визуализация процесса). Получен эффект смены режимов обтекания двух тел в сверх-звуковом потоке газа, связанный с перестройкой течения в результате движения тел. Рассчитанная динамика движения частиц находится в хорошем количественном согла-сии (в пределах 10%) с данными натурных экспериментов. Получено, что нестацио-нарный коэффициент сопротивления задней частицы, находящейся в следе передней, мал. Применительно к проблеме взаимодействия ударной волны с облаком частиц это может означать, что частицы, находящиеся в следе других частиц, будут тяготеть, «притягиваться» к источникам следа.

P.S. Utkin, D.A. Sidorenko, V.M. Boiko, Dynamics of motion of a pair of particles in a su-personic flow, Shock waves, 2020 (submitted).