Развитие прикладной газодинамики учеными Ленинграда - Санкт-Петербурга во второй половине XX века

• Автор: Акимов, Герман Александрович
• Шифр специальности: 07.00.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 293 с. : ил.

Часть I. Становление и развитие школы газодинамических исследо-ваний в Ленинградском университете и Военно-механическом институте

(1950-70-е годы). Роль деятельности профессора И.П. Гинзбурга

Глава 1. Творческая биография профессора И.П. Гинзбурга (1930-40-е годы)

1.1. Годы учебы в ЛГУ

1.2. Начало научной деятельности на кафедре гидроаэромеханики

1.3. Первые публикации

1.4. Годы Великой Отечественной войны

1.5. Первые послевоенные годы (1944-49)

1.6. Начало научно-педагогической работы в Военно-механическом институте

Глава 2. Организация и направления газодинамических исследований в Университете и Военно-механическом институте

2.1. Работы по прикладной гидрогазодинамике в ЛГУ

^ 2.2. Исследования по теории пограничного слоя
2.3. Сборники «Газодинамика и теплообмен»
2.4. Этапы развития кафедры аэрогазодинамики и динамики полета ЛВМИ
Часть II. Исследования газодинамики сверх звуковых струй и внутренних течений
Глава 3. Развитие газодинамики сверхзвуковых течений
3.0. Первые исследования струйных течений (до 1950-х гг.)
3.1. Осесимметричные сверхзвуковые струи
3.2. Составные сверхзвуковые струи
3.3. Встречные сверхзвуковые струи
3.4. Сверхзвуковая струя в спутном потоке
3.5. Взаимодействие сверхзвуковой нерасчетной струи с преградой конечных размеров
* 3.6. Осесимметричное взаимодействие нерасчетной струи с безграничной
плоской преградой, перпендикулярной потоку

3.7. Взаимодействие сверхзвуковой нерасчетной струи с наклонной плоской преградой
3.8. Взаимодействие недорасширенной струи с преградой при малых углах встречи
3.9. Взаимодействие составной струи с преградой
3.10. Неустойчивые режимы взаимодействия сверхзвуковой струи с преградой
Глава 4. Исследования проблемных задач прикладной газодинамики
4.1. Гидрогазодинамика и газодинамика старта ЛА
4.2. Внутренняя газодинамика РДТТ
4.3. Исследование течений в донной области летательного аппарата, пограничного слоя на его поверхности и в области следа за ЛА
4.4. Исследования нестационарных течений
4.5. Взаимодействие газодинамических разрывов
4.6. Сверхзвуковые струи плазмы
4.7. Турбулентные газовые струи и аэроакустические процессы
4.8. Численный эксперимент в задачах газодинамики
4.9. Исследования теплообмена при взаимодействии сверхзвуковой
струи с преградой
4.10. Двухфазные газовые струи и течения
4.11. Применение сверхзвуковых струй в технологических процессах
Часть III. Исследования сверхзвуковых струйных течений отечественными учеными. Преемственность газодинамических исследований в 1980-90-е годы
Глава 5. Обзор исследований газовых струй отечественными учеными
5.1. Свободные сверхзвуковые струи
5.2. Взаимодействие струй с поверхностью
Глава 6. Направление исследований и развитие прикладной газодинамики в 1980-90-е годы
Заключение
Литература
Приложения 1. Документы
2. Фотографии
3. Сверхзвуковые струи
Настоящее исследование посвящено истории развития прикладной газовой динамики в 1950-70-х годах и в последующие годы XX века.
Газовая динамика (механика газа) сформировалась как самостоятельная часть механики в середине 30-х годов двадцатого века. Для технических приложений весьма важен её раздел, предметом исследований которого являются внутренние течения в ограниченных объёмах, каналах и струях, формирующихся в результате взаимодействия газа с окружающей средой. Этот раздел газодинамики принято называть «прикладной газовой динамикой».
Актуальность темы исследования
Развитие прикладной науки, как правило, определяется общественной потребностью. Эта известная мысль убедительно подтверждается историей науки двадцатого века. Мощным стимулом для развития прикладной газодинамики, как и ряда других научных областей, в середине XX века явилось интенсивное развитие авиационной и ракетно-космической техники. Создание летательных аппаратов с реактивными двигателями невозможно без исследований газодинамических процессов, сопровождающих каждый этап движения аппарата: стартовый участок, основная траектория, маневрирование на траектории, спуск посадка.
1950-70-е годы - годы расцвета космонавтики - сопровождались направленной материально-финансовой и организационной помощью государства, что, очевидно, содействовало результативности газодинамических исследований, которыми занимались специалисты многих научных центров в Советском Союзе и за рубежом. Существенный вклад в решение проблем газодинамики, связанных с проектированием ракетно-космических комплексов, внесли ученые Ленинграда.
Полученные результаты имели, прежде всего, конкретное техническое значение и, во многих случаях, общенаучное. В процессе исследований выявились новые свойства и особенности газовых течений - ударно-волновые взаимодействия, автоколебательные режимы течения, отрывные течения; совершенствовались известные и развивались новые методы изучения газодинамических явлений, усложнялись их физические и математические модели, увеличивались соответственно возможности их реализации (создание экспериментальных стендов и широкое использование компьютерной техники), расширялись области применения.
Многие результаты газодинамических исследований были ценны не только для рассматриваемого в работе периода, но и явились начальным этапом дальчения коэффициента поверхностного трения хорошо согласуются с соответствующими численными решениями [544].
Проблемы взаимодействий нестационарных ударных волн с поверхностями исследовал Е.Ф. Жигалко. В сборнике помещена статья “Приближенное локальнонелинейное решение задачи о взаимодействии ударной волны с жесткой стенкой”. Рассмотрена автомодельная задача о взаимодействии течения за воздушной ударной волной с жестким тонким клином. Полученное решение учитывает значительные неравномерности в распределении газодинамических параметров около дифрагированной ударной волны, вдали от зоны больших градиентов оно приближается к линейному решению. Приведены данные расчетов и простые аналитические формулы [405].
Начальный этап обширной экспериментальной работы по нестационарному истечению газовых струй представлен в сборнике статьей И.П. Гинзбурга и
Е.А. Угрюмова “Воздействие на преграду двух- и четырехсопловой газовой струи” [284]. Приводятся результаты экспериментального исследования воздействия нестационарной газовой струи, истекающей из двух- и четырехсоплового блока, на плоскую преграду. Дается анализ полученных фотографий начальной стадии взаимодействия струи с преградой, а также результатов измерения давления на поверхности преграды (см. гл. 3).
Вопросы теоретического определения присоединенной массы на начальном участке сверхзвуковой газовой струи рассмотрены в статье Б.А. Баланина и K.M. Шляхтиной [101], а также в статье О.С. Зеленкова “Коэффициент трения и присоединенная масса сверхзвуковой струи”. В последней работе на основе теории смешения Чепмена-Корста рассматриваются коэффициент трения и присоединенная масса сверхзвуковой недорасширенной струи, истекающей в затопленное пространство. Приводятся картины течения и зависимость коэффициента от расстояния вдоль оси, нерасчетности струи, числа Маха на срезе сопла, температурного фактора и показателя адиабаты [455].
Полезные для конкретных расчетов результаты содержит статья
О.С. Зеленкова и A.B. Юркова “Вычисление интегралов, используемых в теории смешения Чепмена-Корста”. Приведены значения интегралов, используемых в теории смешения Чепмена-Корста. Диапазон изменения числа Крокко 0,3 -г- 0,95 [460].
Вторая часть сборника содержит результаты экспериментальных исследо-