Научная тема: «ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЖИМАЕМОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ПРОБЛЕМЕ ОБРАЗОВАНИЯ И ЭВОЛЮЦИИ ЗВЁЗД»
Специальность: 05.13.18
Год: 2012
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Для гиперболических законов сохранения предложена разностная схема повышенного порядка точности с низкой численной диссипацией. Схема позволяет с высоким разрешением моделировать турбулентные сверхзвуковые МГД течения без возникновения нефизических осцилляций на основных  МГД разрывах и искажения спектральных характеристик турбулентности.
  2. Построена новая физико-математическая модель сжимаемой МГД турбулентности действующей  при образовании иерархических крупномасштабных структур в диффузной межзвездной среде и в областях звездообразования в плотных молекулярных облаках. В основе модели лежит представление о турбулентности как механизме преобразования кинетической энергии поступающей от внешних источников на больших масштабах при одновременном действии случайной вынуждающей силы. В рамках этой модели впервые в мировой практике показано, что закон 4/3 для несжимаемой МГД турбулентности может быть расширен для сверхзвуковых турбулентных течений.
  3. Разработана не имеющая мировых аналогов трехмерная численная модель эволюции конвекции на масштабе супергрануляции, учитывающая подсеточные модели турбулентности, реалистичное уравнение состояния звездного вещества, начальное распределение физических величин согласно стандартной солнечной модели, действие гравитации, магнитного поля, переноса радиационного излучения.
  4. Впервые в мировой практике проведено трехмерное численное МГД моделирование локальной солнечной супергрануляции. Получено, что характерные масштабы развития конвекции увеличиваются с глубиной солнечной фотосферы, магнитное поле концентрируется в расширенных областях, характеризующихся подавлением конвекции и в слоях, расположенных по краям ячеек супергрануляции.
  5. Проведена разработка и реализация параллельного комплекса программ. В процессе проведения расчетов получено подтверждение высокой  работоспособности и параллельной  эффективности.
Список опубликованных работ
1. М. В. Попов, С. Д. Устюгов, Кусочно-параболический метод на локальном шаблоне для задач газовой динамики, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 47:12 (2007), 2055–2075.

2. М. В. Попов, С. Д. Устюгов, Кусочно-параболический метод на локальном шаблоне для идеальной магнитной газодинамики, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 48:3 (2008), 505–528.

3. Ustyugov S.D., Popov M.V., Kritsuk A.G., Norman M.L., Piecewise parabolic method on a local stencil for magnetized supersonic turbulence simulation, J. Comput. Phys., 228:20 (2009), 7614–7633.

4. Kritsuk Alexei G., Nordlund Ake, Collins David, Padoan Paolo, Norman Michael L., Abel Tom, Banerjee Robi, Federrath Christoph, Flock Mario, Lee Dongwook, Li Pak Shing, Muller Wolf-Christian, Teyssier Romain, Ustyugov Sergey D., Vogel Christian, Xu Hao, Comparing Numerical Methods for Isothermal Magnetized Supersonic Turbulence, 2011, Astroph.J., 737, 13.

5. Svanda, M.; Gizon, L.; Hanasoge, S. M.; Ustyugov, S. D., Validated helioseismic inversions for 3D vector flows, 2011, Astron.Astroph., 530, A148.

6. Ustyugov, S. D., Realistic magnetohydrodynamical simulation of solar local supergranulation, 2010, Physica Scripta, 142, 014031.

7. Попов М.В., Устюгов С.Д., Чечеткин В.М, Граничные условия при численном моделировании тепловой вспышки сверхновой типа 1а, Астрономический журнал, 2005, т.82, № 6, 505.

8. Попов М.В., Устюгов С.Д., Чечеткин В.М, Развитие геометрической структуры дефлаграционного фронта термоядерного горения в сверхновых типа 1а, Астрономический журнал, 2004, т.81, № 11, 1011.

9. С. Д. Устюгов, Д. О. Устюгов, Моделирование эволюции лазерной плазмы во внешнем магнитном поле различной конфигурации, Матем. моделирование, 23:3 (2011), 49–59.

10. Д. О. Устюгов, С. Д. Устюгов, Моделирование радиационного разлета лазерной плазмы во внешнем магнитном поле, Матем. моделирование, 21:11 (2009), 33–46.

11. Д. О. Устюгов, С. Д. Устюгов, Эволюция лазерной плазмы во внешнем магнитном поле, Матем. моделирование, 20:8 (2008), 74–86.

12. A. Я. Калинов, С. А. Климов, М. А. Посыпкин, Г. И. Савин, С. Д. Устюгов, В. М. Чечёткин, Б. М. Шабанов, Математическое моделирование на параллельном компьютере задачи о взрыве сверхновой, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 44:5 (2004), 953–960.

13. Устюгов С.Д., Попов М.В., Кусочно-параболический метод на локальном шаблоне. I. Уравнение переноса и уравнение Бюргерса, Препринт ИПМ № 65, Москва, 2006, c.21.

14. Устюгов С.Д., Попов М.В., Кусочно-параболический метод на локальном шаблоне. II. Уравнения газодинамики, Препринт ИПМ № 71, Москва, 2006, c.22.

15. Устюгов С.Д., Попов М.В., Кусочно-параболический метод на локальном шаблоне. III. Одномерная идеальная МГД, Препринт ИПМ № 78, Москва, 2006, c.27.

16. Устюгов С.Д., Попов М.В., Кусочно-параболический метод на локальном шаблоне. IV. Многомерная идеальная МГД, Препринт ИПМ № 11, Москва, 2007, c.30.

17. Устюгов С.Д., Попов М.В., Кусочно-параболический метод на локальном шаблоне. V. Трехмерная изотермическая турбулентность, Препринт ИПМ № 81, Москва, 2007, c.24.

18. Mikhail Popov, Sergey Ustyugov, Piecewise parabolic method on a local stencil for hyperbolic conservation laws, proceedings of HYP2008, Hyperbolic Problems: Theory, Numerics, Applications, Amer. Mathematical Society, 2010, v.67, part 2, pp. 869-878.

19. S. D. Ustyugov, Three-Dimensional Numerical MHD Simulations of Solar Convection, Hyperbolic Problems: Theory, Numerics, Applications, IV, Springer, 2008, Pages 1061-1068.

20. Sergei D. Ustyugov, Alexander N. Andrianov. Three dimensional numerical modelling of convective instability by supernova explosion with nested grids scheme on multiprocessors systems, Hyperbolic Problems: Theory, Numerics, Applications, Springer, 2003, pp. 899-903.

21. Padoan, Paolo; Lunttila, Tuomas; Juvela, Mika; Nordlund, Ake; Collins, David; Kritsuk, Alexei; Normal, Michael; Ustyugov, Sergey, Magnetic Fields in Molecular Clouds, Astrophysical Dynamics: From Stars to Galaxies, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium, 2011, Volume 271, p. 187-196.

22. Kritsuk, Alexei G.; Ustyugov, Sergey D.; Norman, Michael L., Interstellar Turbulence and Star Formation, Computational Star Formation, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium, 2011, Volume 270, p. 179-186.

23. Kritsuk, A. G.; Ustyugov, S. D.; Norman, M. L.; Padoan, P., Self-organization in Turbulent Molecular Clouds: Compressional Versus Solenoidal Modes, Numerical Modeling of Space Plasma Flows, Astronum-2009, San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2010, p.15.

24. Padoan, P.; Kritsuk, A. G.; Lunttila, T.; Juvela, M.; Nordlund, A.; Norman, M. L.; Ustyugov, S. D., MHD Turbulence In Star-Forming Clouds, PLASMAS IN THE LABORATORY AND THE UNIVERSE: Interactions, Patterns, and Turbulence. AIP Conference Proceedings, Volume 1242, pp. 219-230 (2010).

25. Ustyugov, S. D., Realistic Magnetohydrodynamical Simulations of Local Solar Supergranulation, Solar-Stellar Dynamos as Revealed by Helio- and Asteroseismology: GONG 2008/SOHO 21 ASP Conference Series, Vol. 416, San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2009, p.427.

26. Kritsuk, Alexei G.; Ustyugov, Sergey D.; Norman, Michael L.; Padoan, Paolo, Simulating supersonic turbulence in magnetized molecular clouds, Journal of Physics: Conference Series, Volume 180, Issue 1, pp. 012020 (2009).

27. Kritsuk, A. G.; Ustyugov, S. D.; Norman, M. L.; Padoan, P., Simulations of Supersonic Turbulence in Molecular Clouds: Evidence for a New Universality, Numerical Modeling of Space Plasma Flows: ASTRONUM-2008 ASP Conference Series, Vol. 406, San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2009, p.15.

28. Kritsuk, Alexei; Ustyugov, S. D.; Norman, M. L.; Padoan, P., Simulations of Supersonic Turbulence in Magnetized Molecular Clouds, American Astronomical Society, AAS Meeting N213, N485.10; Bulletin of the American Astronomical Society, 2009, Vol. 41, p.457.

29. Ustyugov, Sergey D., Realistic Simulation of Local Solar Supergranulation, EXPLORING THE SOLAR SYSTEM AND THE UNIVERSE. AIP Conference Proceedings, Volume 1043, pp. 234-237 (2008).

30. Ustyugov, S. D., Large Eddy Simulation of Solar Photosphere Convection with Realistic Physics, Subsurface and Atmospheric Influences on Solar Activity ASP Conference Series, Vol. 383, San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2008, p.43.

31. Ustyugov, Sergey D., Numerical Simulation of Solar Magnetoconvection with Realistic Physics, FIFTY YEARS OF ROMANIAN ASTROPHYSICS. AIP Conference Proceedings, Volume 895, pp. 109-114 (2007).

32. Ustyugov, S. D., Magnetohydrodynamic Simulation of Solar Supergranulation, Numerical Modeling of Space Plasma Flows: Astronum-2006 ASP Conference Series, Volume 359, San Francisco: Astronomical Society of the Pacific., 2006, p.226.

33. Ustyugov, S. D., Three Dimensional Numerical Simulation of MHD Solar Convection on Multiproccesor Supercomputer Systems, Solar MHD Theory and Observations: A High Spatial Resolution Perspective ASP Conference Series, Vol. 354, San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2006, p.115.

34. Ustyugov, S. D., Three Dimensional Numerical Simulation of Solar Convection on Multiproccesors Supercomputer Systems, Large-scale Structures and their Role in Solar Activity ASP Conference Series, Vol. 346, 2005, p.357.