Студенты и сотрудники Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» на Всероссийской конференции «Неделя науки ФизМех»

С 31 марта по 4 апреля 2025 года на базе Физико-механического института (ФизМех) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) состоялась Всероссийская конференция «Неделя науки ФизМех».

«Неделя науки ФизМех» – национальная научная конференция для студентов, аспирантов и молодых исследователей, которую организует Физико-механический институт СПбПУ. В числе научных направлений – экспериментальная и вычислительная физика, теоретическая и прикладная механика, биомеханика, прикладная математика, суперкомпьютерные вычисления, инжиниринг материалов и конструкций.

«“Неделя науки ФизМех” продолжает многолетнюю традицию общеуниверситетской Недели науки. Вот уже четвертый год на конференции, организуемой Физико-механическим институтом, студенты и аспиранты выступают с докладами о результатах научных работ перед своими соучениками и преподавателями. В заседаниях участвуют и гости из других вузов и научных организаций-партнёров университета. Хочу выразить благодарность организаторам секций, волонтёрам, обеспечивающим проведение устных и стендовых заседаний, и особенно – научному редактору индексируемого в РИНЦ сборника материалов конференции профессору Евгению Смирнову.

Заложенная А. Ф. Иоффе система ФизМеха подразумевает активное участие студентов старших курсов в научных исследованиях. Высокий уровень научных работ, выполненных студентами и аспирантами, подтвердила и конференция 2025 года. Особо отмечу тех, кто впервые принял участие в Неделе науки. Без сомнения, выпускники ФизМеха в будущем представят доклады на научных конференциях самого высокого уровня, но больше всего запомнится именно первое студенческое выступление – здесь, в стенах родного университета», – обратился к участникам и. о. директора Физико-механического института СПбПУ Николай Иванов.

Программа конференции включала 9 секций, три из которых были проведены на базе Высшей школы прикладной математики и вычислительной физики (ВШПМиВФ) – «Биомеханика», «Прикладная математика», и «Гидроаэродинамика, горение и теплообмен».

Заседание секции «Прикладная математика» состоялось в Доме ученых. Программа секции включала 8 устных и 18 стендовых докладов по следующим тематикам: исследования в области биоинформатики, разработка и применение численных методов, алгоритмов и моделей машинного обучения, решение задач оптимизации и др.

Лаборант Отдела маркетинга передовых технологий Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» (ПИШ) Павел Двас выступил с докладом «Предметно-объектная инверсия в применении к задачам смешанного целочисленного нелинейного программирования (MINLP)». Научный руководитель исследования – доцент ВШПМиВФ, кандидат физико-математических наук Елена Родионова. В докладе рассматривалась предметно-объектная инверсия, применительно к задачам MINLP на примере известной задачи оптимизации режима полива подсолнечника. В рамках функционально-структурной модели растения GreenLab задавались интенсивности полива в начале и конце жизненного цикла растения. Предметно-объектная инверсия в данном контексте заключалась в перестановке ролей между управляющими параметрами (режимом полива) и целевой переменной (весом плода), что позволило трактовать задачу как задачу оптимизации, к которой можно применять различные алгоритмы решения. В работе был представлен муравьиный алгоритм как эффективный способ решения данной задачи. Проведённое сравнение с методом из оригинальной статьи показало, что предложенный алгоритм обеспечивает лучшие результаты по конечной массе плода, что подтверждает его эффективность в задачах MINLP.

По решению комиссии лучшим среди стендовых докладов было признано исследование Павла Дваса.

«Ещё со школьной скамьи научные конференции были для меня отличной возможностью поделиться своими наработками с более опытными коллегами и получить от них очень ценные комментарии и замечаниями. “Неделя науки ФизМех”, в которой я принимал участие впервые, не стала исключением. Мне было особенно приятно и очень неожиданно получить от экспертной комиссии награду за лучший стендовый доклад», – поделился Павел.

На секции «Биомеханика», прошедшей в 118 аудитории Главного учебного корпуса, было заслушано 11 устных докладов, посвященных экспериментальному и численному исследованию задач из области биогидродинамики и представленных учащимися ВШПМиВФ (направление подготовки «Прикладные математика и физика», 5 докладов), Высшей школы теоретической механики и математической физики (3 доклада) и Передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» (3 доклада).

Магистранты ПИШ СПбПУ, обучающиеся по программе «Компьютерный инжиниринг и цифровое производство», выполнили работы под руководством Ольги Антоновой, кандидата технических наук, доцента высшей школы Передовых цифровых технологий ПИШ СПбПУ, заместителя директора Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга» ПИШ СПбПУ, руководителя магистерской программы.

Станислав Иванов провел исследование, посвященное моделированию основных стадий сворачивания баллона для ангиопластики и анализу его напряженно-деформированного состояния. В качестве объекта исследования был выбран баллон из полиамида (Grilamid L25), поведение которого описывалось с помощью модели материала Огдена 1-го порядка. Численное моделирование выполнялось в системе конечно-элементного анализа ABAQUS. В ходе работы сотрудники Передовой инженерной школы СПбПУ «Цифровой инжиниринг» изучили различные этапы сворачивания баллона и проанализировали его напряженно-деформированное состояние с целью выявления потенциально опасных участков. Это исследование может помочь в улучшении технологии производства баллонных катетеров, что повысит их надежность и безопасность при медицинском применении.

«“Неделя науки ФизМех” запомнилась мне как площадка, где собрались талантливые студенты и специалисты со всего Санкт-Петербурга. Я выступал в секции “Биомеханика” и хочу отметить высокий уровень организации мероприятия и подготовки выступающих. Было представлено множество интересных докладов и в других секциях, в особенности в “Механике и процессах управления”. Для себя я твёрдо решил принять участие в данном мероприятии и в 2026 году!», – поделился Станислав.

Николай Кабин изучил применение гиперупругой модели материала Огдена для анализа механического поведения митрального клапана. Это исследование открывает новые возможности для численного моделирования аннулопластики – хирургической коррекции клапана.  В работе проанализировано, как разные порядки модели Огдена (1-й, 2-й и 3-й) влияют на расчет напряжений и деформаций в тканях клапана. Особое внимание уделено подбору параметров материала, поскольку от этого зависит точность прогнозирования его поведения при моделировании. Все расчеты проводились в программном комплексе ABAQUS. 

Полученные результаты важны для развития кардиохирургии – они могут помочь в разработке более эффективных методов лечения пациентов с патологиями митрального клапана. В перспективе это позволит усовершенствовать хирургические методики и улучшить outcomes операций.

Николай рассказал: «Отличный опыт! Участвовал в секции “Биомеханика” с докладом о применении модели материала Огдена для описания механического поведения митрального клапана. Это было мое первое выступление с научным докладом, и я остался очень доволен. Мероприятие действительно полезное – узнал много нового об актуальных исследованиях и получил ценную обратную связь по своей работе. Рекомендую всем начинающим ученым участвовать в “Неделе науки ФизМех” и сам продолжу выступать».

Работа Александра Корчагина фокусируется на моделировании процесса эндобилиарного стентирования — ключевого метода лечения непроходимости желчных протоков. Основные положения: применен FSI-подход (взаимодействие жидкости и деформируемой структуры) для анализа течения желчи с учетом перистальтики стенок двенадцатиперстной кишки; модель учитывает вытеснение воды смесью «желчь + вода» в протоке, что позволяет прогнозировать гидродинамические эффекты при установке стентов. Результаты работы создают основу для моделирования хирургических вмешательств, включая прогнозирование поведения стентов при разных условиях. Проект направлен на повышение точности планирования операций за счет компьютерного моделирования, снижение риска послеоперационных осложнений (рестеноз, миграция стента) и улучшение качества жизни пациентов с патологиями билиарной системы. Исследование демонстрирует междисциплинарный подход, сочетающий инженерные методы и клинические задачи. Полученные данные могут быть адаптированы для моделирования других медицинских вмешательств, связанных с желчевыводящими путями.

«“Неделя науки” – это отличная возможность для студентов, аспирантов и молодых исследователей представить свои научные работы перед большой аудиторией. Это не первое мое участие в “Неделе науки ФизМех”, но первое в секции “Биомеханика”. На секции было представлено много интересных докладов, которые вызвали бурные обсуждения. По окончании моего выступления получены полезные комментарии и намечены планы дальнейших исследований. В следующем году обязательно приму участие в “Неделе науки ФизМех”», – добавил Александр.

Работа участников и экспертов на Всероссийской конференций «Неделя науки ФизМех» вызвала живой отклик, вовлекла в процесс не только представителей СПбПУ, но и других высших учебных заведений и исследовательских институтов. Выступления послужили основой для активной и интересной дискуссионной работы.

Важно отметить, что количество участников и уровень докладов, представленных на секциях конференции «Неделя науки ФизМех», растет с каждым годом, что способствует более активному вовлечению студентов в научную работу в составе исследовательских коллективов ещё на этапе бакалавриата, увеличению числа публикаций, укреплению репутации ФизМеха среди абитуриентов, студентов, учёных и преподавателей.

При подготовке новости были использованы материалы статей на сайте СПбПУ и ФизМех СПбПУ.