SCI Библиотека

Первая часть курса лекций включает в себя введение и три из семи разделов курса «Турбулентность: модели и подходы». Первый раздел содержит базовые сведения из механики жидкости, необходимые для дальнейшего изложения.

Второй посвящен вопросам, связанным со стохастическим поведением маломодовых систем гидродинамического типа. В третьем разделе выводятся уравнения для статистических моментов пульсаций скорости и дается краткий обзор моделей, используемых для их замыкания.

Турбулентная среда, в частности атмосфера, представляет собой оптически неоднородную среду, в которой показатель преломления испытывает беспорядочные флуктуации.

При распространении электромагнитных и звуковых волн через неоднородную среду имеют место такие эффекты, как рассеяние волн, возникновение флуктуаций амплитуды, направления распространения и других параметров волны. Многие из этих эффектов оказываются существенными для ряда практических задач, связанных с распространением ультрокоротких радиоволн и света через атмосферу.

Книга посвящена изложению теории распространения волн в среде со случайным неоднородным показателем преломления, а также анализу экспериментальных данных по распространению радиоволн, света и звука в атмосфере.

Она предоставляет радиофизикам и оптикам универсальные методы расчета различных характеристик сред и параметров волн, прошедших через такие среды. Отдельная глава посвящена использованию методов теории радиоволн и волновой оптики для расчета высокочастотных электромагнитных полей в задачах классической физики.

Рассматриваются актуальные проблемы компьютерной радиационной аэротермодинамики спускаемых космических аппаратов, предназначенных для исследования планет Солнечной системы и возвращения на Землю.

Изложены вычислительные модели радиационной газовой динамики, положенные в основу двухмерного и трехмерного компьютерных кодов NERAT (Non-Equilibrium Radiation Aero Thermodynamics), разработанных в ИПМех РАН.

Обсуждаются особенности применения многотемпературных моделей химически неравновесных гиперзвуковых потоков к решению пространственных задач аэротермодинамики космических аппаратов.

Особое внимание уделено проблеме расчета инфракрасного селективного излучения и свечения плазмы тепловых щитов одноразовых и многоразовых аппаратов, входящих в плотные слои атмосферы.

Представлены результаты расчетов двухмерных и трехмерных расчетов аэротермодинамики спускаемых аппаратов разных классов, предназначенных для возвращения на Землю и для полета на Марс.

Представлена вычислительная модель газодинамических и электрозазрядных процессов в гиперзвуковых потоках разреженного газа с давлением порядка нескольких Тор, основанная на двумерных уравнениях Навье-Стокса и на диффузионно-дрейфовой модели электрического разряда в приближении квазинеравновесной плазмы с учетом внешнего магнитного поля и индукций выше 0.1 Т. Обсуждаются результаты численного моделирования ряда задач, представляющих практический интерес для управления процессом разогрева гиперзвукового потока над поверхностью с разрядом.

Рассмотрены задачи о взаимодействии неравновесного газового потока с поверхностью, на которой стационарно горит поверхностный разряд постоянного тока с заданной конфигурацией электродного слоя и направлением магнитного поля. Изучался случай локальной накачки разрядной секции и влияния индукции магнитного поля.

Даны результаты исследования структуры гиперзвукового потока в плоском канале, на противоположных поверхностях которого помещены электроды, поддерживающие разряд постоянного тока. Особое внимание уделено изучению структуры гиперзвукового потока в плоском канале, между двумя шеровхолстыми электродами которого поддерживается объемная мощность в разреженной газовом потоке в внешнем магнитном поле.

Представлены результаты расчетно-теоретического анализа двух серий экспериментальных данных по гиперзвуковому обтеканию затупленных тел.

В первой главе рассмотрено обтекание затупленного по сфере цилиндра химически и термически неравновесным потоком воздуха в диапазоне скоростей М=6-18 с параметрами набегающего потока воздуха в диапазоне высот 22–37 км. Радиус затупления цилиндра изменялся в диапазоне R=0.66–5.08 см. Выбор исходных данных обусловлен наличием серии экспериментальных данных по конвективному нагреву передней критической точки сферического затупления и по распределению температурной аномалии вдоль оси, в котором получено хорошее совпадение результатов численного моделирования.

Во второй части выполнен расчетно-теоретический анализ процессов электронно-кинетики в сферическом ударном слое в условиях гиперзвукового обтекания цилиндрических моделей моделирующим составом со скоростью 11.3 км/с.

Излагаются результаты теоретических исследований отрывных течений несжимаемой жидкости при больших числах Рейнольдса, полученные на основе использования асимптотических методов.

Основное внимание уделяется проблемам самоиндуцированного отрыва при стационарном и нестационарном течениях, теории локальных отрывов у передних и задних кромок тонких профилей, а также исследованию глобальной структуры поля течения за тупым телом. Рассматриваются численные методы решения соответствующих задач о взаимодействии пограничного слоя с потенциальным потоком.

За время, истекшее с выхода в свет первого издания книги, развивались как теория неустановившихся движений в механике сплошных сред, так и ее практические применения. Во второе издание книги включены наиболее интересные из задач газовой динамики, решавшихся за время, истекшее с выхода в свет первого издания книги.

Прогресс, который был достигнут в методах вычислений на машинах, внес уточнения в решения конкретных задач; эти уточнения в основном подтвердили результаты идеализированных точных решений.

Настоящая книга представляет собой полностью переработанное и значительно расширенное издание книги того же названия, вышедшей в свет в 1936 г. В ней содержатся исследования автора и других ученых, выполненные за истекшие сорок лет со времени ее первого издания, а также результаты авторов, ранее не опубликованные.

В книге излагается общая теория волновых движений жидкости и содержится разбор специальных вопросов этой теории, относящихся к гидродинамике и теории корабля. Значительное место в книге уделено вопросам теории волн, представляющим интерес для математиков, занимающихся нелинейными задачами теории уравнений в частных производных.

Книга предназначается для студентов и аспирантов, занимающихся гидродинамикой, а также для инженеров и работников, связанных с геофизикой и судостроительными институтами.

Данная книга возникла из лекций, читанных автором в течение ряда лет для студентов механико-математического факультета Московского университета, специализирующихся по гидродинамике.

Это обстоятельство не могло не отразиться как на подборе подлежащих изложению вопросов, так и на характере самого изложения этих вопросов.

Первый в своем роде курс аэрогидродинамики, построенный применительно к нуждам специалистов, связанных с исследованием и защитой окружающей среды. В нем рассмотрены вопросы вихревых движений в рамках теории ламинарных гидродинамических течений, а также турбулентные процессы в верхних и нижних слоях атмосферы.

Большое внимание уделено силам плавучести и циркуляционным эффектам. Оригинальная постановка проблемы сочетается с простотой изложения и математической строгостью.

Ярко выраженная практическая направленность делает книгу ценным пособием для широкого круга специалистов: метеорологов, экологов, инженеров коммунального хозяйства, авиаконструкторов, а также физиков, химиков и математиков, занимающихся прикладными исследованиями.