Куропатенко В.Ф.

РФЯЦ - ВНИИ Технической физики

Немного истории. Работы по математическому моделированию при решении ядерной проблемы начались в СССР до появления электронных вычислительных машин (ЭВМ). Расчеты задач проводились вручную бригадами математиков в разных организациях, часть из которых позже вошли в нынешний ИПМ им. М.В.Келдыша. Конструкции ядерных зарядов были сферически симметричными, и расчеты велись в одномерном приближении.

Н.Н. Яненко в 1948 г. начал работать в группе академика А.Н. Тихонова и активно участвовал в расчетах первых советских ядерных зарядов.

Ещё немного истории. Расчеты первой стадии работы заряда велись в отделе К.А.Семендяева, а энерговыделение рассчитывалось в отделе А.Н.Тихонова. ЗдесьН.Н.Яненко исследовал уравнения модели Томаса- Ферми и построил широкодиапазонное уравнение состояния. За эти работы в 1953 году Николай Николаевич был удостоен звания лауреата Государственной премии СССР.

• 1953 - награжден орденом Трудового Красного Знамени
• 1955 - награжден вторым орденом Трудового Красного Знамени

Первые шаги математиков РФЯЦ-ВНИИТФ. В 1955 г. Н.Н. Яненко возглавил математическое отделение РФЯЦ-ВНИИТФ. Из выпуска 1956 г. он набрал на работу более 40 лучших математиков, механиков и электронщиков из разных ВУЗов СССР.

Почти год математики проходили стажировку и обучение в разных отделах ОПМ, где уже были созданы программы, по которым велись расчеты ядерных зарядов на ЭВМ.

Камнем преткновения у всех был расчет ударных волн. В 1950 г. был опубликован метод Неймана - Рихтмайера, в 1954г. - метод Лакса. В отделе К.А.Семендяева вместо метода характеристик стал применяться метод С.К.Годунова, в отделах И.М.Гельфанда и А.Н.Тихонова - метод типа Неймана Рихтмайера.

Старт математического марафона в РФЯЦ-ВНИИТФ. К середине 1957г. программы, необходимые для расчетов основных физических процессов в ЯЗ, были переданы из ИПМ на Урал, в Снежинск, где в это время была запущена СТРЕЛА-7. Вместе с расчетами под руководством Н.Н.Яненко сразу же началась работа по совершенствованию применяемых методов и созданию своих программ. Он сформулировал четыре стратегические задачи:

• повышать точность математических моделей (численных методов и разностных схем)
• повышать экономичность разностных схем
• повышать точность физических моделей (УРС)
• создать набор аналитических решений для тестирования численных методов

Основная цель. Специфика работ определялась тремя факторами:

• невозможностью провести натурные испытания ядерного заряда в лабораторных условиях
• хроническим отставанием отечественной вычислительной техники по основным параметрам от ЭВМ США
• необходимостью создания конструкций ядерного оружия, не уступающих по своим характеристикам создаваемым в США

Целью всех проводимых работ было создание системы моделей и методов для обеспечения высокой точности моделирования динамических процессов в ЯЗ.

Направления работ. Для достижения поставленной цели работы велись по следующим направлениям:

• создание моделей динамических процессов в сплошных средах,
• создание уравнений состояния веществ,
• создание методов расчета ударных волн, волн разрежения, поверхностей фазовых переходов и разрушения,
• построение аналитических решений.

У истоков этих работ в математическом отделении стоял Н.Н. Яненко. Его ученики А.Ф.Сидоров, В.А.Сучков, В.Д.Фролов, Ю.Я.Погодин, В.Е.Неуважаев, Н.Н.Анучина, В.Ф.Куропатенко, А.Н.Коновалов и др. достойно продолжили его дело.

Основные результаты. В результате проведенных работ созданы:

• метод расщепления по физическим процессам и по направлениям,
• аналитические решения для контроля точности созданных методов и моделей,
• однородный метод расчета ударных волн,
• неоднородный метод расчета нестационарных движений сплошных сред с ударными волнами, волнами разрежения, контактными разрывами и фазовыми переходами,
• уравнения состояния металлов и горных пород,
• уравнения состояния продуктов взрыва плотных ВВ,
• модель прочности и откольного разрушения,
• модель многокомпонентной многоскоростной неравновесной среды.

Для расчета двумерных задач газодинамики с теплопроводностью был предложен ряд схем, основанных на методе расщепления (Н.Н. Яненко, В.Ф. Куропатенко, А.С. Жариков, Ю.Я. Погодин, В.А. Сучков, В.Д. Фролов).

Были разработаны и реализованы в программах:

• методы расчета нейтронной плотности
• схемы решения краевых задач теории упругости.

Уровень перечисленных разработок был так высок, что длительное время определял место математических работ коллектива на самых передовых рубежах вычислительной математики в масштабах страны

За 1959-1963гг. было опубликовано 20 работ в центральных математических журналах, 8 направлено в печать в 1963г., подготовлено 5 кандидатских диссертаций.

Модели физических процессов