Ученый рассказал, что общего между пассажиропотоком и термодинамикой

11:06, 17 августа 2021

Анатолий Цирлин прочитал лекцию о новом направлении в физике

По словам Анатолия Цирлина, около 6 % энергии всей добываемой нефти тратится на то, чтобы разделить ее на фракции. Фото: Анна Маринович.

Какой максимальный КПД имеет тепловая машина при заданной мощности, меньшей максимальной, как зависит предельная мощность тепловой машины от расхода теплоты, как провести процессы тепло- и массопереноса при заданной средней интенсивности потоков с минимальным приростом энтропии. Об этих и других задачах рассказал главный научный сотрудник-консультант Исследовательского центра системного анализа Института программных систем РАН Анатолий Цирлин. Профессор провел научный семинар в УрФУ в рамках проекта РНФ (20-61-46013 «Аномальный и нелинейный транспорт в гетерогенных и биологических системах») о новом направлении термодинамики — оптимизационной термодинамике.

«Последние годы термодинамические системы послужили образцом для описания большого класса систем, никакого отношения к термодинамике не имеющих. Например, система обмена квартир, система перевозки пассажиров, наконец, экономические системы в виде рынков. Оказывается, они имеют много общего с термодинамическими системами. Основное, что их объединяет, — они состоят из большого количества элементов, каждым из которых нельзя управлять непосредственно. То есть нельзя управлять каждым покупателем на рынке. Но можно управлять общими для всех условиями, в которых этот покупатель оказывается. Например, налогами», — рассказывает Анатолий Цирлин.

Толчок к созданию нового направления в физике дала атомная энергетика, поясняет профессор. Советский ученый, директор Института теплофизики СО АН СССР Иван Новиков поставил и решил задачу, важную для атомной энергетики: какой цикл и какой КПД имеет цикл, для которого мощность тепловой машины максимальная.

«Эта задача была актуальна потому, что стоимость топлива в атомной энергетике намного раз меньше, чем стоимость угля. Но строительство атомной станции гораздо дороже, чем станции в тепловой энергетике. Поэтому из построенной атомной станции нужно было стремиться тратить не меньше топлива, а получать как можно больше энергии, мощность увеличивать, — поясняет Анатолий Цирлин. — В 1963 году Новиков опубликовал работу, которая решала эту задачу. С этой работы и началась оптимизационная термодинамика, потому что в этой задаче рассматривались уже необратимые процессы».

Работа Ивана Новикова была опубликована в журнале «Атомная энергетика», который распространялся для служебного пользования. Поэтому статью увидело небольшое количество специалистов, в мире она была неизвестна. Примерно 15 лет спустя в Чикаго два аспиранта кафедры математической химии Курзен и Альбрен повторили выкладки советского ученого, и именно их работа стала общеизвестной.

Отметим, семинар «Задачи, методы и результаты оптимизационной термодинамики» организовали лаборатория многомасштабного математического моделирования УрФУ совместно с Институтом программных систем РАН (ИПС РАН, г. Переславль-Залесский). Участие в семинаре, кроме того, принял инженер Исследовательского центра Системного анализа ИПС РАН Иван Сукин.

Справка

Анатолий Цирлин — специалист в области оптимального управления и оптимизационной термодинамики, автор многочисленных монографий и статей по методам оптимизации термодинамических систем. Первые статьи по этому направлению он опубликовал еще в 1962 году. Со списком его работ можно познакомиться на сайте исследовательского центра.