Здравствуйте, уважаемые читатели!
С Вами Николай Барановский. Сегодняшний выпуск блога особенный и посвящен возможности обучения в магистратуре Томского политехнического университета и исследованиям тематики лесных пожаров. Сначала мы рассмотрим основные направления исследований по тематике лесных пожаров, которые проводятся под моим руководством в рамках подготовки магистерских диссертаций. А затем коснемся особенностей приемной кампании 2023 года.
Первое крупное направление – это прогнозирование лесной пожарной опасности в условиях природных и антропогенных факторов.
Основная природная причина на территории Российской Федерации – это воздействие электрического тока наземного грозового разряда на лесные горючие материалы и деревья лиственных и хвойных пород. Как известно, грозовые разряды делятся на внутриоблачные и наземные грозовые разряды. Именно в результате воздействия наземных грозовых разрядов происходит возникновение новых очагов лесных пожаров, зачастую на удаленных территориях, когда их трудно обнаружить. Возможен следующий механизм возникновения лесного пожара в результате грозового разряда. Электрический ток наземного грозового разряда протекает в стволе дерева по влагопроводящим путям и происходит его разогрев из-за выделения тепла по закону Джоуля-Ленца. В результате роста термических напряжений происходит растрескивание материала ствола дерева с образованием относительно небольших фрагментов характеризующихся высокой температурой. Такие фрагменты нагретой или горящей древесины разлетаются под кроной дерева и выпадают на слой напочвенного лесного горючего материала. В результате воздействия нагретой до высоких температур частицы слой лесного горючего материала термически разлагается с выделением газообразных горючих продуктов пиролиза лесного горючего материала, которые в определенных условиях воспламеняются и приводят к возникновению локального очага возгорания, который может перерасти в низовой лесной пожар. В свою очередь, в ряде ситуаций происходит переход низового лесного пожара в верховой лесной пожар.
Иногда случаются лесные пожары в результате вулканической активности. Это направление в начальной стадии проработки и имеет большие перспективы в плане не только защиты магистерской диссертации, но и поступления в аспирантуру. В принципе, я даю такие темы, чтобы магистрант мог не только получить зачет по научно-исследовательской работе и выйти на защиту магистерской диссертации, но и имел перспективы дальнейшего развития своих исследований в рамках аспирантуры.
Большая группа лесных пожаров обусловлена антропогенными причинами, то есть человеческой деятельностью. Принято называть весь этот спектр причин антропогенной нагрузкой. Источниками повышенной температуры антропогенного характера являются нагретые до высоких температур частицы металлов и неметаллов, окурки, умышленный поджог, сфокусированное солнечно излучение, искры при перехлестывании проводов линий электропередач и ряд других. Даже падение ступени космических ракет.
В общем случае лесной пожар является многостадийным процессом, который включает стадии инертного прогрева лесного горючего материала, испарения влаги, термическое разложение сухого органического вещества, образование газообразных продуктов пиролиза, пламенное горение газообразных продуктов пиролиза и догорание коксового остатка.
Поэтому в рамках первого направления магистранты изучают вопросы инертного прогрева лесных горючих материалов, испарения влаги из лесных горючих материалов и термическое разложение сухого органического вещества, и зажигание лесных горючих материалов. Возможны теоретические работы, когда магистрант при моем руководстве формулирует математическую модель того или иного процесса, а затем создает вычислительный алгоритм с помощью программирования на языке высокого уровня. Обычно магистранты используют среду разработки RAD Studio с языком программирования Delphi, либо вычислительный пакет Matlab. Но нет преград и при использовании других языков программирования высокого уровня. Главное, чтобы сам магистрант обладал необходимыми знаниями в области других языков программирования. Потом магистрант проводит сценарное моделирование и получает группу результатов, которые можно проанализировать и сделать некоторые выводы. Также возможны экспериментальные работы по изучению указанных процессов с помощью экспериментального или лабораторного оборудования.
Второе крупное направление – это, в какой-то мере, количественная оценка экологических и социальных последствий лесных пожаров. Известно, что основные поражающие факторы лесного пожара могут быть с физической точки зрения сформулированы как воздействие лучистого или конвективного теплового потока, а также нагретых до высоких температур частиц горящего лесного горючего материала. Эти факторы оказываю воздействие на растения, кустарники, лиственные и хвойные деревья, почвы и живые организмы. Практически все виды воздействия приводят к экологическому ущербу, который выражается в отпаде деревьев, уничтожение травостоев и яруса кустарников, различные изменения в верхнем горизонте почвы. В случае воздействия на человека речь идет о социальном ущербе, который выражается в возникновении различных обострений кардиореспираторных заболеваний, ожогах и даже смерти людей.
Магистранты изучают указанные процессы теплового воздействия лесных пожаров на различные объекты, как с помощью математических моделей, так и с помощью экспериментов.
Третье направление – это разработка методов оценки экономического ущерба от лесных пожаров. В рамках данного направления магистранты изучают процессы тепломассопереноса при воздействии поражающих факторов на различные конструкционные и строительные материалы, а также на различные индустриальные и инфраструктурные объекты, населенные пункты. Эти исследования в зависимости от масштабов задачи также могут проводиться теоретически с использованием методов математического моделирования, так и экспериментально с использованием какого-либо оборудования.
Отдельно следует сказать о моем сотрудничестве с другими учеными из других организаций. Научная деятельность ведется с коллегами из Горно-Алтайского государственного университета, Института физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Института комплексного анализа региональных проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук, Томского государственного университета, Казанского национального исследовательского технического университета, Томского государственного архитектурно-строительного университета, а также с некоторыми исследователями из Беларуси, Украины и Франции.
Под моим руководством ученые из разных организаций объединены в исследовательские коллективы примерной численностью 10 человек для решения какой-то крупной междисциплинарной задачи в области прогнозирования лесных пожаров и их экологических последствий. Эти исследования ведутся, как правило, при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Тут надо сказать, что некоторые магистранты являются участниками таких проектов и получают денежные выплаты по результатам своих работ. Кроме того, работая над реальными проектами, некоторые магистранты к защите диссертации имеют опыт участия в научных конференциях российского и международного уровня, а также публикации в российских и зарубежных журналах.
Например, в последние пять лет некоторые магистранты работали по следующим научным проектам Российского фонда фундаментальных исследований:
16-41-700831 «Разработка технологий мониторинга и прогнозирования лесопожарного состояния территории в условиях грозовой активности на примере Тимирязевского лесничества Томской области»
17-29-05093 «Разработка методов мониторинга лесной пожарной опасности обусловленной антропогенной нагрузкой в бассейне озера Байкал»
20-31-51001 «Разработка гибридного подхода предиктивного анализа лесопожарных инцидентов вблизи объектов инфраструктуры ОАО РЖД с использованием детерминированного математического моделирования, анализа данных и технологий искусственного интеллекта»
Обучение в магистратуре длится два года. Обычно в первый семестр магистранты работают с литературой и пишут обзорную главу диссертации. Второй семестр магистранты разрабатывают или осваивают методику проведения исследования. Магистранты осваивают численный метод решения дифференциальных уравнений в частных производных или методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений и вспоминают программирование, если они ведут работы по теоретическому исследованию процессов возникновения или последствий лесных пожаров. Если же магистранты ведут исследования по экспериментальному исследованию указанных процессов, то они должны освоить или разработать методику проведения эксперимента, продумать план эксперимента и разобраться с математической обработкой сырых экспериментальных данных. Третий семестр отведен собственно для проведения исследований. Четвертый семестр магистранты готовят выводы по результатам проведенного исследования и пишут рукопись диссертации. В конце четвертого семестра им также необходимо подготовить и презентацию, с которой они будут выступать на защите диссертации. На протяжение второго учебного года в зависимости от степени проработки темы магистранты могут участвовать в работе научных конференций и подготовке научных публикаций для отправки в российские и зарубежные журналы.
Приоритетом для участия в реальных научно-исследовательских проектах обладают магистранты, которые знают английский язык и неплохо разбираются в программировании вычислительных алгоритмов. Без знания английского языка магистрант не сможет провести качественный обзор литературы для подготовки научной статьи по результатам своих исследований. С другой стороны, и без знания английского языка магистрант может попасть в научный проект при обладании достаточными компетенциями и знаниями.
Теперь некоторая информация по процедуре поступления в магистратуру Томского политехнического университета. Я являюсь доцентом Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова Инженерной школы энергетики Томского политехнического университета.
Информация с сайта ТПУ от руководителя общей образовательной программы ”Технологии преобразования энергоносителей” доцента Зенкова Андрея Викторовича
Контакты: +7(3822) 701777 вн. Т. 1699
e-mail: avz41@tpu.ru
Направление подготовки 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника
Трек подготовки: Технологии сжижения природного газа и промышленная теплотехника (Руководитель трека доцент НОЦ И.Н. Бутакова ИШЭ ТПУ Максимов Вячеслав Иванович)
Контакты: +7(3822) 701777 вн. т. 1613
e-mail: elf@tpu.ru
Особенности программы – сочетание фундаментальности и практического обучения, гибкость образовательного процесса, использование электронных ресурсов и проектного подхода, тесная связь с компаниями отрасли.
Студенты программы используют в процессе обучения научно-исследовательские лабораторные комплексы, не имеющие аналогов в России и включенные в реестр уникальных научных установок РФ.
Занятия ведут квалифицированные преподаватели, среди которых доктора и кандидаты наук, имеющие опыт в решении производственных проблем.
Информация от члена приемной комиссии Костаревой Жанны Андреевны
Контакты: +7(3822) 701777 доп. т. 1664
e-mail: zak1@tpu.ru
Подать заявление https://apply.tpu.ru/
Заполнить все этапы и на этапе НАПРАВЛЕНИЯ выбрать в графе Направление №1 - 13.04.01. Теплоэнергетика и теплотехника на этапе ДЕТАЛИЗАЦИЯ ПРИОРИТЕТОВ выбрать ТЕХНОЛОГИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ
Попробовать свои навыки можно в демо-версии: https://exam.tpu.ru/event/gosudarstvennyy-ekzamen-v-formate-standartizirovannogo-ekzamena-bakalavrov-2017.html
А записаться, выбрав дату сдачи тестирования, можно по ссылке: https://docs.google.com/spreadsheets/d/19faRCvQ-cJXLHi7R7eSlDHVfagieWhF03o8A-Zdy29A/edit?pli=1#gid=0
Тестирование проводится в режиме онлайн, нужна веб-камера и мобильный телефон, в начале тестирования проверяется ваша личность (нужен паспорт или иное удостоверение).
Таким образом, уважаемые читатели, Вы получили достаточно полную информацию по возможностям исследования лесных пожаров в рамках магистратуры Томского политехнического университета. Если Вы заинтересованы в поступлении в магистратуру, то Вам необходимо связаться с руководителем трека доцентом Максимовым Вячеславом Ивановичем или с членом приемной комиссии Косторевой Жанной Андреевной. Если Вам нужны подробности по научной составляющей моих исследований, то можете связаться со мной по корпоративной почте:
e-mail: firedanger@tpu.ru
Если Вы заинтересованы в получении более подробной информации по тематике лесных пожаров с регулярной периодичностью, то я бы рекомендовал Вам подписаться на мой канал. Тогда Вы не пропустите новые выпуски.
На сегодня всё!
До встреч на волнах интернета!
