Сотрудниками кафедры физической и химической механики на базе кафедральных лабораторий ведутся работы в рамках текущих грантов (РФФИ, РНФ), отечественных и международных проектов и контрактов. При выполнении расчетно-теоретических исследований сотрудники, студенты и аспиранты кафедры не пользуются коммерческими пакетами. Преподаватели и обучающиеся разрабатывают и тестируют вычислительные компьютерные коды самостоятельно с использованием современных языков программирования и средств разработки. Именно этим обусловлена необходимость глубокого знания и понимания теории численных методов. Естественно, что для успешного решения прикладных и фундаментальных физических задач необходимо глукое знание и понимание физики в соответствующих предметных областях (газодинамика, физика плазмы и т.д.). Ниже представлен список актуальных задач, которые выполняются с привлечением студентов и аспирантов кафедры:

• Разрабатываются двух- и трехмерные компьютерные радиационно-газодинамические модели спускаемых космических аппаратов, предназначенных для исследования планет Солнечной системы и возвращения на Землю. Указанные компьютерные модели, реализованные в программных кодах NERAT (Non-Equilibrium Radiative AeroThermodynamics), основаны на системе уравнений Навье-Стокса, физической и химической кинетики многокомпонентных газовых смесей и переноса селективного теплового излучения;
• Развивается программный комплекс для расчета неравновесного спектрального излучения ударных волн применительно к атмосферам планет Солнечной системы, включающий в себя самосогласованные вычислительные модели расчета газодинамических параметров ударных волн, неравновесных физико-химических релаксационых процессов за фронтом ударной волны, неравновесных химических превращений в газовой смеси и неравновесного излучения в условиях отсутствия Больцмановского распределения частиц по возбужденным энергетическим состояниям атомов и полекул. Проводится систематический анализ новых экспериментальных данных по неравновесному излучению ударных волн в разных средах;
• Развивается компьютерная платформа (универсальная компьютерная многомодульная система) ASTEROID, предназначенная для расчета спектральных оптических свойств горячих газов и низкотемпературной плазмы применительно к проблемам аэрокосмической техники. Данная компьютерная система основана на использовании ab-initio методов классической и квантовой механики;
• Ведется исследование способов построения структурированных и неструктурированных двухмерных и трехмерных расчетных сеток и разработка соответствующих компьютерных кодов;
• Ведутся систематические исследования в области аэротермодинамики высокоскоростных летательных аппаратов. Отрабатываются вычислительные технологии пространственных расчетов моделей реальных аппаратов на структурированных и неструктурированных двухмерных и трехмерных расчетных сетках;
• Ведутся работы по созданию пространственных компьютерных моделей, предназначенных для расчета процессов в ГПВРД на основе нульмерных и квазиодномерных моделей, а также на основе двух- и трехмерных программных кодов NERAT;
• Создаются двух- и трехмерные расчетно-теоретические кинетические модели на основе метода частиц-в-ячейках для исследования элетродинамической структуры газовых разрядов. Тестирование моделей производится с использованием результатов экспериментов по исследованию разряда Пеннинга;
• Создаются трехмерные гибридные (кинетико-континуальные) и континуальные (МГД) вычислительные модели для расчетно-теоретического исследования взаимодействия плазменных потоков;
• Создаются расчетно-теоретические модели взаимодействия газовых разрядов с гиперзвуковыми газовыми потоками;
• Создаются компьютерные модели процессов горения и детонации в эксперементальных устройствах и астрофизических объектах.

Примеры задач