Станислав Субботин – исследователь Пермского педагогического. Вместе с коллегами по научной школе он работает над решением проблем в области фундаментальной физики. Поле деятельности ученого – анализ волновых движений во вращающейся жидкости. За исследования по указанной проблематике жюри Российского Национального комитета по теоретической и прикладной механике Российской академии наук решило вручить ученому премию имени академика Г.И. Петрова.
16 января жюри премии имени академика Г.И. Петрова, которая присуждается за выдающиеся работы в области теории гидродинамической устойчивости и турбулентности, определило лауреатов за 2020–2023 гг. Обладателем II премии по результатам конкурса стал исследователь Пермского педагогического, кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры физики и технологии, председатель Совета молодых ученых университета Станислав Субботин. Свою награду лауреат получит за работу по изучению волновых движений во вращающихся жидкостях.
В центре внимания исследования Станислава Субботина находятся так называемые инерционные волны, которые повсеместно распространены как в мировом океане, так и во внутренних оболочках планет и спутников нашей Солнечной системы. Ученый утверждает, что возмущения гравитационного поля, вызванные приливным действием Луны, землетрясения, приводят к возникновению волн во внешнем – жидком ядре Земли. Эти волны обязаны своему существованию силе Кориолиса – одной из сил инерции, вызываемой вращением нашей планеты. «Всем нам хорошо известны поверхностные волны на воде, приливы и отливы, которые вызывает Луна. Но это лишь то, что мы воочию наблюдаем. На деле волновое движение происходит и внутри жидкости. Если где-то на поверхности планеты появится возмущение, будьте уверены, жидкость в ядре планеты откликнется, и внутри нее возникнут инерционные волны. Частицы жидкости, выведенные из положения равновесия, будут стремиться вернуться обратно из-за действия силы Кориолиса. Благодаря этой силе инерции становится возможным распространение поперечных волн в жидкости», – комментирует ученый.
Исследователь доказывает, что при определенных параметрах инерционные волны могут распадаться на дочерние по механизму триадных взаимодействий, при этом геометрическая сумма сил материнской и дочерних волн сохраняется. Это приводит к появлению средних течений, которые сильно перемешивают жидкость в реальных системах. Прийти к такому выводу Станиславу Субботину позволило использование метода цифровой трассерной визуализации (PIV – Particle Image Velocimetry) – с его помощью исследователь интерпретирует результаты экспериментов.
По словам ученого, выстраивание моделей движения жидкостей в планетарном масштабе под силу ученым в условиях университетской лаборатории: «Лабораторные эксперименты позволяют адекватно смоделировать движение жидкостей внутри и на земной поверхности, к примеру, объяснить дополнительно как происходит смешение водных потоков с отличающимся друг от друга уровнем содержания соли. Для этого я и коллеги на инструментальной базе университета изготавливаем кюветы различной формы – конической, сферической или цилиндрической. Геометрия кюветы определяет топографию дна и позволяет исследовать интересующие нас эффекты. Далее кювета заполняется жидкостью и приводится во вращение с высокой скоростью, а для возбуждения волн используются внешнее периодическое воздействие – вибрации. Для понимания пространственной структуры течения в жидкость добавляются специальные частицы-маркеры размером около 20 мкм. По характеру движению этих частиц, как по движению чаинок в кружке, можно судить о том, как движется жидкость в целом. Жидкость с частицами подсвечивается специальным мощным лазером и весь процесс фиксируется на скоростную камеру с возможностью записи до 10 000 кадров в секунду.
По словам ученого, полученные результаты имеют большой прикладной потенциал. «Осредненные течения, возбуждаемые инерционными волнами, могут использоваться в качестве инструмента для управления тепло- и массопереносом в различных технологических процессах. Речь идет о разработке новых технологий приготовления растворов, суспензий, эмульсий. Подобные задачи часто возникают в химической, фармацевтической и других отраслях промышленности, когда необходимо получить продукты с однородным распределением физических свойств. Не так давно мы получили патент на полезную модель».
Станислав Субботин – представитель третьего поколения научной школы, которая появилась на базе Пермского педагогического в 1960-е гг. Сообщество ученых занимается исследованиями в области вибрационной гидромеханики. Руководителем направления уже долгие годы является доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики и технологии Виктор Козлов.
«Виктор Геннадьевич является учителем для меня и целой плеяды исследователей. Я благодарен ему и преподавателям, ученым физического факультета за то, что влюбили меня, еще школьника, в науку. Сейчас я уже тоже включен в подготовку новой когорты будущих физиков – школьных и вузовских преподавателей, специалистов и исследователей, продолжателей дела нашей научной школы», – отметил Станислав Субботин.
