Динамика разреженных газов или, как ее иногда называют, супер-аэродинамика изучает явления, имеющие место при произвольном отношении длины пробега (времени между столкновениями) молекул к характерному размеру (времени) явления.
Изучаемые явления могут быть сколь угодно далёкими от равновесных. Исследование таких явлений требует в общем случае учёта молекулярной структуры газа, кинетического описания, применения уравнения Больцмана. В круг задач динамики разреженных газов входят, например, задачи об обтекании летательных аппаратов, движущихся на больших высотах, о движении газов в вакуумных аппаратах, ультразвуковых колебаниях в газах, структуре ударных волн, неравновесных течениях и т. д.
В книге анализируются и обобщаются результаты фундаментальных исследований, связанных с изучением гетерогенных каталитических процессов, происходящих при движении с большой сверхзвуковой скоростью летательных аппаратов в атмосфере Земли и Марса. Основное внимание уделяется анализу моделей каталитических свойств теплозащитных покрытий космических аппаратов, основанных на детальном учете механизма протекания гетерогенных каталитических реакций.
Для специалистов научно-исследовательских институтов, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в областях аэротермодинамики, теплообмена и ракетно-космической техники.
В книге систематически рассматривается обширный круг вопросов из различных областей физики, физической химии, астрофизики, с которыми имеет дело современная газо- и гидродинамика. В ней излагаются основы газовой динамики и теория ударных волн, теория переноса излучения.
Изучаются термодинамические и оптические свойства вещества при высоких температурах и давлениях, кинетика диссоциации, ионизации и других неравновесных процессов, явления, связанные с излучением света и лучистым теплообменом в ударных волнах и при взрывах, вопросы распространения ударных волн в твердых телах и т. д. Автор монографии приводит большую часть оригинальных работ в рассматриваемой области науки, которые нашли свое отражение в книге.
Книга послужит интересным и практическим пособием для широких кругов физиков, механиков и инженеров, занимающихся прикладной физикой и новой техникой. Она будет полезна студентам и аспирантам соответствующих специальностей, а также всем физикам и механикам, желающим познакомиться с современным состоянием науки об ударных волнах.
Теория детонации является одной из важнейших областей применения газовой динамики. Вскоре после того, как явление детонации было открыто, оно получило правильное объяснение, основанное на теории ударных волн. Согласно этому объяснению разогрев газа в ударной волне вызывает взрывную реакцию, энергия которой поддерживает распространение волны.
Так была основана гидродинамическая теория детонации. Исходя из определённой гипотезы о движении продуктов детонации (гипотеза Чепмена — Жуге), гидродинамическая теория смогла объяснить фундаментальное свойство детонационной волны: постоянство её скорости при данном начальном состоянии взрывчатого вещества или смеси.
Та высокая степень ясности, которая была внесена в область динамики твердого тела геометрическими исследованиями движения неизменяемой системы, заставляет ожидать значительного успеха гидродинамики от сближения ее с кинематикой изменяемой системы.
К сожалению, геометрическая теория движения изменяемой системы находится только на первых ступенях своего развития. Все работы по этому предмету ограничиваются небольшим числом исследований движений простейших изменяемых систем и некоторыми общими соображениями о движении непрерывного изменяющегося тела, причем последние помещены по большей части в сочинениях по гидродинамике и по теории упругости.
Газодинамика есть составная часть гидродинамики — общей науки о движении текучих тел, жидкостей и газов.
Отличительной особенностью газодинамики является необходимость учета сжимаемости вещества.
В то время, как в обычных условиях жидкости можно считать несжимаемыми, газы уже при небольшом изменении давления значительно меняют свой объем.
Представлены результаты расчетно-теоретического исследования гиперзвукового обтекания двух пространственных моделей высокоскоростных летательных аппаратов сложной формы.
Расчеты выполнены с использованием программного комплекса для численного моделирования аэродинамики и аэротермодинамики интегрально-компонованных гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА) проектной конфигурации, разрабатываемого в Институте проблем механики им. А.Ю.Ишлинского РАН (ИПМех РАН). Выбор конфигураций ГЛА обусловлен анализом исследований, выполненных в ИПМех РАН, и направлен на проверку адекватности расчетной демонстрации физических процессов, наблюдаемых в экспериментах с 2004 по 2013 год в прямоточной аэродинамической трубе.
Объектами исследования выступали ГЛА X-43 и X-51 с точки зрения аэродинамических нагрузок в гиперзвуковом диапазоне полетов. Для двух моделей разработаны аэродинамические и аэротермодинамические характеристики. Проведено исследование как интегральных характеристик, так и распределений параметров обтекания. В частности, изучены зоны отрывных течений у угловатых носовых образований и области взаимодействия ударных волн, образующихся при больших углах атаки на нагретую поверхность аппаратов.
Приведены оценки распределения компонент силы и тепловых нагрузок, влияющих на эффективность и безопасность полета. Проведен сравнительный анализ полученных характеристик с учетом конструктивных особенностей указанных конфигураций ГЛА. Введено сопоставление результатов с экспериментальными данными.
В монографии рассмотрена модель неклассической жидкости, а именно вязкоупругой микрополярной жидкости. В этой модели частицы жидкости обладают вращательными взаимодействиями и существуют моментные напряжения.
Описанная здесь модель сплошной жидкой среды характеризуется тем свойством, что в состоянии напряжения, кроме напряжений Коши, возникают моменты напряжений, обладающие ориентационной упругостью и способные выдерживать как линейные, так и угловые деформации в зависимости от времени. Таким образом, такая жидкость способна накапливать напряжения в виде упругих деформаций, как это имеет место в вязкоупругих жидкостях, но при этом также рассматриваются эффекты микрополярности.
В книге излагаются математические модели течений вязкоупругой микрополярной жидкости, начиная с уравнений микрополярной вязкоупругости. Доступной и наглядной форме представлены основные положения теории и некоторые приложения. Одной из целей монографии является развитие методов математического моделирования процесса течения вязкоупругих микрополярных жидкостей. Предлагается теоретический анализ закономерностей и закономерной динамики.
Книга адресована студентам вузов, аспирантам, преподавателям, научным сотрудникам и инженерам.
Во втором, переработанном издании книги рассматриваются основные задачи движения газов с большими скоростями. В первой части книги, состоящей из пяти глав, излагается общая теория одномерных и плоских течений. Материалы последующих глав являются прикладными. В них последовательно рассматривается движение газа в соплах, диффузорах, эжекторах, решетках и ступенях турбомашин.
Книга представляет собой учебное пособие по курсу основ газовой динамики для теплотехнических специальностей энергетических и политехнических институтов.
Книга может быть полезной для инженерных и научных работников лабораторий и конструкторских бюро заводов.
В книге рассмотрены физические основы влияния атмосферной турбулентности на лазерное излучение. Основное внимание уделено решению задач, связанных с определением средней интенсивности и флуктуаций интенсивности в лазерных лучах. Рассмотрено влияние турбулентности на флуктуации фазы световых волн и искажение пространственной когерентности.
Изложены методы определения параметров турбулентности по флуктуациям лазерного излучения.
Наряду с теоретическими исследованиями распространения электромагнитных волн в случайно-неоднородных средах, в книге приводятся сведения об атмосферной турбулентности и статистика параметров турбулентной атмосферы. Приводятся результаты, полученные приближёнными численными методами. Широко представлены экспериментальные данные и обобщения, изучающие влияние атмосферной турбулентности на характеристики лазерного излучения. Изложенные методы исследования и результаты могут быть использованы для решения практических задач.
Книга рассчитана на научных работников и инженеров – специалистов по расчёту распространения излучения в атмосфере и турбулентности среды, физиков, геофизиков и оптиков. Она может представить интерес для преподавателей и аспирантов.
