Перейти к содержимому
AP14869558 — Научные проекты — МУИТ
ИРН AP14869558

Исследование абстрактных операторных уравнений и их приложения, в частности, к задачам управления точечным источником тепла

Научный руководитель д.ф.-м.н., проф. Отелбаев М.О.
otelbaevm@mail.ru
Программа Грантовое финансирование, 2022–2024
Договор Договор №231/30-22-24 от 18.10.2022
Финансирование проекта 77,8 млн тг
Приоритетное направление Научные исследования в области естественных наук

ЦЕЛЬ

Цель проекта

Проект преследует две основные цели.

  1. развитие теоретико-функционального подхода по исследованию разрешимости абстрактных параболических уравнений.
  2. создания в трехмерной области заданного теплового поля и создания алгоритма управления решением этой задачи, при наличии лазерным источником тепла.

О ПРОЕКТЕ

Аннотация

В данном проекте будет приведена исходная начально-краевая задача для дифференциальных уравнений к эквивалентным уравнениям с ограниченными операторами, будет исследована разрешимость основной начально-краевой задачи для абстрактного уравнения типа Навье-Стокса в функциональных пространствах, будет исследована разрешимость основной задачи с конечными операторами и их использования в сильных решениях, будет приведен алгоритм управления точечным источником тепла. Классическая абстрактная краевая задача типа Навье-Стокса охватывает широкий круг тем, связанных либо с общностью уравнения, либо краевых условий, либо областей, где эти уравнения рассматриваются. Эти задачи моделируют многие явления, изучаемые в механике и физике. В проекте предполагается развернуть интенсивные научные исследования по направлению локальные параболические начально-краевые задачи.

Задачи проекта

Основные задачи проекта: для достижения первой цели ставятся задачи по исследованию разрешимости абстрактных параболических уравнений в гильбертовом пространстве, для второй цели – ставится и решается финальная задача управления точечным (лазерным!) источником тепла. Главная гипотеза проекта заключается в том, что разработанные методы и теории для прямых задач Навье-Стокса для однородных и неоднородных жидкостей обоснованы.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Научные достижения

Известно, что живые клетки погибают, когда они окажутся в среде температуры, которой выше некоторого t0. Такое свойство присуще также злокачественным раковым клеткам – они как правило, погибают быстрее, чем здоровые клетки организма. Такой факт используется в медицине. При этом, чтобы как можно меньше навредить здоровым клеткам, желательно создавать более высокую температуру в окрестности "злокачественной опухоли" а в других частях тела пациента поддерживать температуру близкую к обычной температуре тела здорового пациента. Следовательно, есть необходимость создавать в теле пациента управляемое тепловое поле. При этом безусловно необходимо учитывать а) труднодоступность внутренности заболевших участков тела пациента;

в) неравномерность теплопроводящих свойств тела (переменность коэффициента теплопроводности), а также перенос тепла кровью. В науке хорошо известно для описания изменения теплового поля используется уравнение теплопроводности и еще более точного описания добавляется уравнения гидродинамики с переменной массы (частным случаем которых является классическое уравнение Навье-Стокса). Простейшим случаем использования теплового поля является метод, когда больного погружают в горячую ванну оставив на поверхности только голову. Как утверждают Новосибирские врачи, "это дает эффект, удается вылечить больных раком". Возможно, они правы и "иногда удается вылечить больных раком". Но возможны случай, когда больной "сварится". Сейчас используют для создания на участки поверхности тела пациента волной. Это фактический греет так же, как "микроволновые печи". Эффективность этого способа выше, и оно некоторой степени обеспечивает "локальность" нагревания, и исключает случай "сваривания" пациента. В этом случае нагревание производится с поверхности тела, а уравнения для теплового поля подчиняется классическому принципу максимума - такой способ не может обойти "принцип максимума". Принцип максимума доказан на уровне математических теорем и играет в уравнениях математической физики существенную роль. Тепловым действием на поверхность ее невозможно обойти. По этой причине объем тех здоровых участков тела, в которых температура выше, чем температура больного участка (раковой опухоли) может оказаться по порядку не меньше, чем объем раковой опухоли. Отсюда следует, что убитых здоровых клеток окажется слишком много.

Мы предлагаем I) использовать на поверхности тела пациента управляемый точечный источник тепла; II) для обхода "принципа максимума" использовать один из вариантов (придуманный нами) игл. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО В этом проекте мы показываем, что, управляя сПРО поверхности точечным источником тепла, а также специальными иглами можно получить на участке тела любое заранее заданное тепловое поле с любой заранее заданной точностью. Результаты были опубликованы в следующих работах исполнителей: Б.Е. Кангужин, Б.Д. Кошанов, Критерии единственности решения нелокальной по времени задачи для дифференциально-операторного уравнения l(·) − a с оператором Трикоми A // Дифференциальные уравнения, 2023, T. 59, № 1, стр. 4-14 (Kanguzhin, B.E., Koshanov, B.D. Solution Uniqueness Criteria in a Time- Nonlocal Problem for the Operator Differential Equation l(·)−A with the Tricomi Operator A. Diff Equat 59, 1–12 (2023). https://doi.org/10.1134/S0012266123010019) Aitzhanov, S.; Bekenayeva, K.; Abdikalikova, Z. Boundary Value Problem for a Loaded Pseudoparabolic Equaon with a Fraconal Caputo Operator. Mathematics 2023, 11, 3987. https://doi.org/10.3390/math11183987 (процентиль по Scopus 88) Был спроектирован и построен стенд демонстрации силы тяги от колебательных движений от привода на основе электромагнитных элементов и были проведены испытательные работы.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СОБСТВЕННОСТЬ

Правовая защита

Все результаты публикуются в открытой печати и не нуждаются в патентовании.

ВНЕДРЕНИЕ

Коммерциализация и практическое применение

Исследования по теме носят, в основном, теоретический и фундаментальный характер. Полученные результаты могут быть применены для моделирования технологических процессов глубоких, современных результатов теории дифференциальных операторов и для создания новых собственных методов исследования и анализа. Данный проект является прямым продолжением проводимых авторами исследований, шифр программы AP08857604 (Краевые и обратные задачи для уравнений Навье-Стокса однородных, неоднородных жидкостей, тепловой конвекции и Кельвина-Фойгта, 2020-2022гг.), грантового финансирования Министерства образования и науки Республики Казахстан.

ПУБЛИКАЦИИ

Список публикаций

2023 год:

  1. Б.Е. Кангужин, Б.Д. Кошанов, Критерии единственности решения нелокальной по времени задачи для дифференциально-операторного уравнения l(·) − a с оператором Трикоми A // Дифференциальные уравнения, 2023, T. 59, № 1, стр. 4-14 (Kanguzhin, B.E., Koshanov, B.D. Solution Uniqueness Criteria in a Time-Nonlocal Problem for the Operator Differential Equation l(⋅)−A with the Tricomi Operator A. Differential Equations 59, 1–12 (2023). https://doi.org/10.1134/S0012266123010019 ) (Scopus процентиль 46, Web of Science Q2)
  2. Aitzhanov, S.; Bekenayeva, K.; Abdikalikova, Z. Boundary Value Problem for a Loaded Pseudoparabolic Equation with a Fractional Caputo Operator. Mathematics 2023, 11, 3987. https://doi.org/10.3390/math11183987 (Scopus проц. 90, Web of Science Q1)
  3. B. Koshanov, M. Bakytbek, On Fredholm Solvability and on the Index of the Generalized Neumann Problem for an Elliptic Equation of High Order on a Plane // Extended Abstracts MWCAPDE 2023, https://doi.org/10.1007/978-3-031-41665-1, 167-176 pp.
  4. Жусупова Д., Абдикаликова З., Ыдырыс А., Бургумбаева С., Моделирование работы газокомпрессорной станции для минимизации затрат топлива на защиту от помпажной зоны // конференция Современные проблемы дифференциальных уравнений и их приложения, Ташкент, 2023, с.159-161
  5. Bekenayeva K.S., Aitzhanov S.E., Solvability of a pseudoparabolic equation with a fractional Caputo derivative // конференция Современные проблемы дифференциальных уравнений и их приложения, Ташкент, 2023, с.169-170
  6. Koshanov B.D., Sabirzhanov M.T., On some nonlocal boundary value problems for second order elliptic systems // конференция Современные проблемы дифференциальных уравнений и их приложения, Ташкент, 2023, с.181-184
  7. Отелбаев М., Кошанов Б.Д., Жусупова Д.С., Кожобекова П.Ж., Об одной задаче управления точечным источником тепла и ее применение в медицине // конференция Современные проблемы дифференциальных уравнений и их приложения, Ташкент, 2023, с.248-249
  8. Отелбаев М., Кожобекова П., Создание теплового поля с помощью электромагнитных полей // конференция Современные проблемы дифференциальных уравнений и их приложения, Ташкент, 2023, с.105-106

2024 год:

  1. Kanguzhin, B.; Koshanov, B., Criteria for the Uniqueness of a Solution to a Differential-Operator Equation with Non-Degenerate Conditions // Symmetry 2024, 16, 210, https://doi.org/10.3390/sym16020210 (Scopus процентиль94, Web of Science Q2)
  2. Dinara Zhussupova, Mukhtarbay Otelbaev, Saule Burgumbayeva, Modeling Gas Compressor Station Operation to Minimize Fuel Costs for Surge Zone Protection // International Journal of Rotating Machinery, Volume 2024, Article ID 5560308, 18 pages, https://doi.org/10.1155/2024/5560308 (Scopus процентиль 46, Web of Science Q4)
  3. S.Burgumbayeva, D.Zhussupova, B.Koshkarova, Mathematical modelling of the process of natural gas transportation via pipe networks using crossing-branch method // JMMCS №1(121), 2024, DOI: https://doi.org/10.26577/JMMCS202412112 (КОКСОН)
  4. S.E. Aitzhanov, A.A. Issakhov, A.S. Kassymbekova, Z.Abdikalikova, Solvability of inverse problem of a pseudoparabolic equation with fractional Caputo derivative // Solvability of inverse problem of a pseudoparabolic equation with fractional Caputo derivative . Journal of Mathematics, Mechanics and Computer Science, 2024, 124(4), 3–25. https://doi.org/10.26577/JMMCS2024-v124-i4-a1 (КОКСОН)
  5. A. Ydyrys, Real-Time Monitoring of Athletes’ Heart Conditions During Intensive Fitness Using a Wearable Device with Abstract Operator Equations // Retos, в печати (Scopus процентиль 68, Web of Science Q3)
  6. Кошанов Б.Д., Султангазиева Ж.Б., О корректности нелокальных краевых задач с интегральным условием для квазигиперболических уравнений высокого порядка // конференция Неклассические уравнения математической физики, Ташкент, 2024, с.178
  7. B. Koshanov, N. Oralbekova, Green’s functions of some boundary value problems for polyharmonic operators and their correct narrowings // конференция Неклассические уравнения математической физики, Ташкент, 2024, с.85

КОМАНДА

Состав исследовательской группы

Отелбаев М., д.ф.-м.н., профессор

АО МУИТ, профессор

Scopus ID: 6508334429
Researcher ID: A-2864-2015
ORCID: 2864-2015
Researcher ID in Publons: A-2864-2015

Абдикаликова З.Т.

АО МУИТ, ассистент-профессор

Scopus ID: 37035907100
ResearchGate

Султангазиева Ж.Б.

Научный сотрудник

Scopus ID: 57221665566

Сарсенбаев Н.С.

Инженер

Назар А.Н.

Инженер

Готовы начать путь в IT?

Узнайте больше о передовых образовательных программах IITU, требованиях к поступлению и начните процесс подачи документов уже сегодня.

Көру қабілеті нашар адамдарға арналған сайт нұсқасы