Рассматривается проблема моделирования турбулентных струйных и отрывных течений на основе метода дискретных вихрей. Описаны методы расчета статистических характеристик плоских, осесимметричных и пространственных турбулентных струй и следов. Исследован процесс формирования струй и определена скорость распространения её фронта; освещена роль крупномасштабных когерентных структур; рассмотрены диффузионные характеристики струи; изучено влияние периодического возбуждения струйных течений на их характеристики; анализируется процесс хаотизации течения. Описаны модификации метода дискретных вихрей, позволяющие учесть влияние мелкомасштабной турбулентности и вязкости среды. Результаты численного моделирования сопоставляются с многочисленными данными экспериментов. Для научных работников и инженеров, интересующихся аэродинамикой свободных турбулентных течений, а также преподавателей, аспирантов и студентов соответствующих вузов.

В настоящей книге представлено современное состояние теории нелинейных колебаний и волн. С единой точки зрения рассматриваются колебательные и волновые процессы, как периодические, так и хаотические, в системах самой различной физической природы. Показано, что такие популярные и быстро развивающиеся в последние годы науки, как нелинейная динамика, теория солитонов и синергетика. которые часто изучаются независимо друг от друга, фактически являются составными частями теории колебаний и волн. На ряде примеров демонстрируется. что эта теория отражает наиболее общие законы природы, справедливые для систем, являющихся объектами изучения различных наук: физики, химии, биологии и т. д. Единство колебательных законов позволяет строить простые модели сложных систем, которые, в свою очередь, позволяют прояснить общие свойства изучаемых систем и предсказать их поведение в конкретных условиях. Кроме классических колебательных и волновых явлений в книге рассматриваются нетрадиционные проблем шумоиндуцированных колебаний и турбулентности. Книга предназначается для специалистов в области теории нелинейных колебаний и волн, научных работников и инженеров, чья деятельность связана с исследованием колебательных и волновых процессов; а также аспирантов и студентов старших курсов для углубленного изучения общих законов теории колебаний и волн и их приложений к конкретным системам.

Книга посвящена изучению газодинамических течений с одноименно заряженными частицами применительно к различным техническим приложениям: электризация летательных аппаратов, коронные источники, ЭГД генераторы и т.д. С помощью теоретических, расчетных и экспериментальных методов исследованы общие закономерности пространственных ЭГД течений - режимы с различной степенью насыщения потока электрическим зарядом, влияние окружающих условий, эффекты обратных токов, взаимодействие ЭГД струй, эффект инерции заряженных частиц, различные режимы обтекания тел. Проанализированы новые направления в электрогазодинамике: ЭГД турбулентность, нестационарные эффекты, новые методы диагностики ЭГД течений. Изложены приложения разработанной общей теории к проблеме электризации летательных аппаратов. Для специалистов в области газовой динамики и электрогазодинамики, а также смежных областей - электрофизики, магнитной гидродинамики, авиационной техники.

В книге дается систематическое изложение вопросов, связанных с применением метода моделирования крупных вихрей для расчетов турбулентных течений. Основное внимание уделяется замыканию фильтрованных уравнений Навье-Стокса и построению моделей подсеточной вязкости. Рассматриваются особенности численной реализации метода моделирования крупных вихрей и приводятся результаты расчетов внутренних и струйных турбулентных течений. Систематизация и обобщение данных позволяет сформулировать ряд проблем, решение которых имеет важное значение для развития данного направления в численном моделировании турбулентности, и выделить круг задач, для которых его применение представляется возможным и рациональным. Для специалистов в области механики жидкости и газа, а также аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

Представлены выводы уравнения, описывающего логарифмический профиль скоростей потока жидкости в цилиндрическом канале, и формулы для расчета объемного расхода турбулентного потока.

Проведенные мини-содаром измерения профилей скорости ветра в слое 20-200 м показали на его большую эффективность в контроле тонкой структуры атмосферного пограничного слоя (АПС), выявления струйных течений и обнаружении сдвига ветра. Анализ результатов измерений высотных профилей вектора скорости ветра и его вертикального и горизонтального компонентов показал, что аналитические аппроксимации вертикального профиля горизонтальной скорости ветра возможны для нейтральной и неустойчивой стратификаций атмосферы. Довольно хорошо они описываются логарифмическим законом. Найдены константы аппроксимации и оценены погрешности их использования. Установленные физические закономерности п полученные константы для горизонтальной и вертикальной компонент скорости ветра позволяют описывать их почасовую дневную динамику и могут быть рекомендованы для использования в моделях АПС при проведении прогностических расчетов. Векторное представление позволяет визуализировать пространственно-временную динамику поля ветра в атмосферном пограничном слое, в частности оценить форму, размеры струйных течений и сдвига ветра в нем.

Книга известного английского океанолога посвящена динамике шельфовых вод и оценке их значения для человечества. Описываются особенности поведения вод вблизи берегов: приливные и нагонные течения, поверхностные волны, перемешивание, температурный и солевой режим, обмен с глубинными водами, взаимодействие между прибрежной и океанической циркуляцией. Широко используются математические модели и экспериментальный материал. Математический аппарат использован на уровне, доступном студентам. Для океанологов, геологов, биологов - специалистов и студентов старших курсов. Может служить учебным пособием.

В книге рассмотрены проблемы динамики атмосферы, океана и течений в каналах, которые ранее не поддавались исследованию, поскольку не учитывали инерцию мезовихрей турбулентных потоков. Мезомасштабная теория восполнила пробел благодаря пространственному осреднению, известному из приемов составления конечноразностных компьютерных программ. Показано, что требования однородности турбулентности отнюдь не запрещают ассиметрию тензора турбулентных напряжений, если нетривиален собственный угловой момент мезовихрей.

Монография посвящена изучению теплообмена при испарении и кипении стекающих пленок низкокипящих жидкостей на гладких и структурированных поверхностях. В работе описаны результаты экспериментального исследования гидродинамики и теплообмена при течении пленок азота на гладких поверхностях, приведены систематизированные данные о влиянии различных видов структурирования поверхности, включая сетчатые покрытия, на тепломассообмен и гидродинамику пленочного течения маловязких жидкостей (хладоны и их смеси). Исследовано развитие кризисных явлений в режимах испарения и пузырькового кипения стекающих пленок жидкостей, рассмотрены способы повышения критического теплового потока.Монография предназначена для научных и инженерно-технических работников, проектировщиков тепломасообменных аппаратов, она может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам технических университетов, специализирующимся в области теплофизики, энергетики и химической технологии.

Рассмотрены физико-технические основы создания двух типов генераторов: магнитодинамического взрывного с плазменным подвижным якорем и взрывомагнитного (ВМГ) с металлическим якорем. Подробно описаны экспериментальные исследования взрывных плазменных течений, подверженных действию неустойчивости Рэлея - Тейлора. Рассмотрены процессы преобразования энергии продуктов детонации в импульсы электрической энергии и их эффективность. Дано описание конструкций малогабаритных ВМГ, предназначенных для запитки высокоомных нагрузок (например, релятивистских электронных пучков) импульсами длительностью порядка сотен наносекунд. Особое внимание уделено проблеме согласования ВМГ и обострителей мощности на основе электровзрыва проводников с нагрузками. Приведены данные о результатах опытов по запитке СВЧ-излучателей виркаторного типа.Для специалистов в области физики взрыва, магнитной гидродинамики и импульсной энергетики.

В работе параметры микролокализации пластической деформации сопоставлены с параметрами соотношения Холла-Петча для напряжения течения в образцах из поликристаллического алюминия. Установлено существование в исследованном диапазоне размеров зерен двух ветвей зависимости длины автоволны локализованной деформации от размера зерна и двух вариантов упрочнения по Холлу-Петчу. Изучено соответствие картин локализации пластического течения с графиками уравнения Холла-Петча.

Учебное пособие посвящено описанию основных физических явлений, протекающих как на поверхности, так в толще океана. Излагаются математические модели различных по природе волновых процессов в океане, даются основные понятия акустических и конвективных явлений, рассматриваются волны и приливные процессы на вращающейся Земле.

Исследования течений разреженного газа при помощи уравнения Больцмана приобретают все большее значение в связи с новыми задачами космической и ракетной техники. Книга посвящена аналитическим решениям этого уравнения, его свойствам, вопросам построения модельных кинетических уравнений и т. д. В разработку этих проблем автор внес существенный вклад, и в книге дано наиболее полное освещение современного состояния соответствующих аспектов кинетической теории газов.Книга представляет интерес для научных работников, специализирующихся в области аэродинамики, кинетической теории газов, ракетно-космической техники, а также для инженеров. Она будет полезна преподавателям высшей школы, аспирантам и студентам соответствующих специальностей.

Излагаются основы газовой динамики в применении к теории реактивных двигателей и других газовых машин и аппаратов. Подробно рассмотрена теория одномерных газовых течений, на которой в значительно мере базируются современные методы расчета реактивных двигателей, лопаточных машин, эжекторов, аэродинамических труб и испытательных стендов. Отдельные главы посвящены теории пограничного слоя и теории струй, лежащих в основе определения сопротивления трения, полей скорости и температуры в соплах, диффузорах, камерах сгорания, эжекторах и т. п. В связи с бурным развитием двигателей для высотных и космических летательных аппаратов в книгу включены главы о гиперзвуковых течениях, об элементах магнитной гидродинамики и о течениях разреженных газов. Новое издание пополнено материалами, опубликованными в последние годы.Книга является учбеником для студентов авиационных втузов и пособием для студентов, инженеров и научных работников других областей техники, соприкасающихся с газовой динамикой.

Книга посвящена проблемам моделирования турбулентных потоков газа, несущих дисперсную примесь в виде твердых частиц. Особое внимание уделено рассмотрению различных столкновительных процессов («частица-частица», «частица-стенка», «частица-тело»), имеющих место в гетерогенных потоках. С использованием большого массива экспериментальных и численных данных предложены и верифицированы безразмерные критерии, отвечающие за наличие и интенсивность указанных взаимодействий. Детально рассмотрены характеристики турбулентных гетерогенных течений в каналах (трубах), а также вблизи обтекаемых тел и в пограничных слоях. Описаны и проанализированы результаты физического и математического моделирования потоков газа с твердыми частицами, полученные в последние годы как российскими, так и зарубежными исследователями. Для научных работников, занимающихся исследованиями газодинамики и тепломассообмена многофазных потоков, а также преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений.

Проведены исследования закономерностей сверхпластического течения титанового сплава ВТ6 в субмикрокристаллическом состоянии. На примере указанного сплава показана возможность применения метода атомно-силовой микроскопии для определения высоты ступенек, образующихся на границах в результате проскальзывания зерен друг относительно друга, в субмикрокристаллических металлах.

Анализируются эмпирические данные, касающиеся роли таких региональных климаторегулирующих факторов в Западной Сибири, как орографический и арктический, факторы Сибирского максимума (антициклона) и болотных систем. Влияние орографического фактора, обусловленного наличием Уральских гор с запада и Среднесибирского плоскогорья с востока. а также прилегающими реками Обь и Енисей с их поймами, приводит к воздействию на воздушные потоки в нижней тропосфере, вследствие чего в зимние месяцы широтная зональность изотерм приближается к меридиональной. Влияние арктического фактора в Западной Сибири связано преимущественно с Карским морем, ледовое покрытие которого обусловлено режимом атмосферной циркуляции и океанических течений в Северном ледовитом океане. Влияние Сибирского максимума с центром в Горном Алтае, включая Монгольский Алтай, вызвано блокированием зонального переноса в Западной Сибири и даже за ее пределами. В частности, не исключается, что наблюдаемые в последние годы в Карском море тренды к потеплению связаны не только с изменениями океанической циркуляции, но и с влиянием Сибирского максимума, изменяющего меридиональный температурный градиент и режим атмосферной циркуляции в нижней тропосфере. Роль болотных систем зависит от особенностей изменения температурного режима на их территории за счет теплофизических свойств торфяных залежей и гидрологического режима, что определяет уменьшение амплитуды колебаний среднемесячных температур на 7% по сравнению с таковой для прилегающих территорий. Особая роль фактора болотных систем состоит также в регулировании углеродного баланса вследствие стока и эмиссии таких парниковых газов, как углекислый газ и метан. Результаты анализа позволяют обосновать необходимость учета этих факторов при мониторинге и моделировании глобальных и региональных климатических или экосистемных изменений.

Излагаются результаты исследований, направленных на развитие технологий диагноза и прогноза динамических и термических характеристик в морях и океанах. Описываются технологии оперативного прогноза опасного волнения в Северной Атлантике с заблаговременностью до 10-15 суток и прогноза волнения в Керченском проливе Черного моря. Анализируется влияние атмосферных процессов на формирование волнения, в том числе экстремального, в океане. Представлены результаты расчета уровня и течений в Финском заливе во время наводнений в Санкт-Петербурге с учетом действующей дамбы. Обсуждаются сверхдолгосрочные прогнозы уровня Каспийского моря на 6, 12 и 18 лет и изменение ледовых характеристик Охотского моря в конце XX - начале XXI века.Сборник рассчитана на специалистов в области гидрометеорологии.

Электрические ракетные двигатели космических кораблей, магнитогазодинамические генераторы электроэнергии, термоядерные реакторы будущего, плазматроны для химического синтеза, резки и сварки металлов, способы защиты космических объектов от оплавления в плотных слоях атмосферы — таков далеко не полный перечень технических приложений магнитной газовой динамики — науки, изучающей движение электропроводных газов в электромагнитном поле. Предлагаемая книга является фундаментальным руководством по магнитной газодинамике и содержит все основные разделы теории: электромагнитное поле, движение заряженных частиц, статистическое описание плазмы, расчет электропроводности и диффузии, равновесной и неравновесной ионизации, вывод основных уравнений магнитной газодинамики, излучение и волны в плазме, одномерные течения, ударные волны и пограничный слой. Подробно рассматриваются теоретические основы двух важнейших технических применений магнитной газодинамики: электрических ракетных двигателей и магнитогазодинамических генераторов электроэнергии. В книге много задач и обширная библиография. Книга может служить и учебником, и справочником для научных работников, инженеров, преподавателей и студентов физико-технических и энергетических специальностей.

Излагаются результаты исследований в различных областях гидрометеорологии. Дается обзор работ о прогнозе характеристик атмосферы и океана на основе ансамблевого подхода. Анализируются выполненные на основе гидродинамических моделей расчеты ветрового волнения в Балтийском. Черном и Печорском морях, течений и уровня при штормовом нагоне в Азовском море. Исследуются особенности формирования опасного волнения в Северной Атлантике и излагаются результаты прогнозов этого явления. Описываются методы долгосрочного прогноза ледовых условий на дальневосточных морях и в Финском заливе.Анализируются условия образования "малых" вихрей в атмосфере. Исследуются роль солнечной радиации в периоды сумерек в развитии и продуктивности яровых зерновых культур. Даются оценки рисков нанесения ущерба опасными метеорологическими явлениями.Сборник рассчитан на специалистов в области гидрометеорологии.

В книге с помощью численного эксперимента рассматривается проблема развития турбулентности и конвекции. На основе полученных результатов предлагается физическая модель развития турбулентности. Обсуждаются численные алгоритмы и разностные схемы, позволяющие проводить численный эксперимент в гидродинамике. Приводятся оригинальные алгоритмы, наиболее подходящие для расчетов развития процессов турбулентности и конвекции в различных условиях, даже на астрофизических объектах. Приведены результаты численного моделирования некоторых важных явлений, имеющих как фундаментальное, так и прикладное значение. Для специалистов соответствующих областей науки и техники, преподавателей, студентов.

Книга посвящена исследованию генерации, динамики нелинейных локализованных вихревых структур, образования вихревой турбулентности и связанны с ними коллективных процессов переноса в диспергирующих и диссипативны средах. Предложен единый подход к изучению динамики разнообразных волновых структур в замагниченной плазме и геофизических течениях. Теоретически результаты сопоставляются с лабораторными экспериментами и геофизическим наблюдениями. Монография рассчитана на научных работников, а также аспирантов и студентов старших курсов, интересующихся новейшими проблемами физики плазмы геофизики, динамики атмосферы и океана, астрофизики и математической физики.

Разработан дискретно-континуальный метод возбудимых клеточных автоматов для моделирования напряженно-деформированного состояния в вершинах трещин и надрезах с учетом кривизны кристаллической решетки и эффектов пластической дисторсии ионов из узлов решетки в междоузлия ее кривизны. Показано, что данный нелинейный подход определяет тип трещины и характер разрушения, предсказывает возможность развития на фрактограммах динамических ротаций и структурной турбулентности, позволяет описывать нелинейные волновые процессы структурных трансформаций в полосах локализованной деформации, где возникает микропористость и развиваются трещины продольного сдвига.

В настоящей книге приводятся теоретические и практические аспекты численности моделирования турбулентных течений; проведен краткий обзор существующих экспериментальных методов, а также рассмотрены некоторые аналитические методы. Подробно, с примерами изложены преимущества и недостатки тех или иных моделий турбулентности, горения, двухфазных течений и др..

В сборнике содержатся материалы по применению и развитию асимптотических методов в различных задачах механики. Центральное место занимают работы по некорректным экстремальным задачам механики сплошной среды и динамики систем, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями. Ряд статей посвящен решению задач динамики объектов на базе асимптотических методов. Книга рассчитана на специалистов, занимающихся асимптотическими методами и их приложениями к задачам аэрогидродинамики и динамики объектов.

Непредвиденные разрушения конструкций, как правило, являются хрупкими, т. е. вызываются постепенным или быстры м развитием трещин. В последние годы был достигнут значительный прогресс как в области теоретического осмысления тих вопросов, так и в области инженерных приложений теоретических результатов для расчета и прогнозирования хрупкого разрушения. В книге излагаются основные идеи и методы механики хрупкого разрушения, а также некоторые наиболее важные практические вопросы их приложений. В частности, изложены следующие вопросы: теория Гриффитса - Ирвина, теория роста усталостных трещин, теория водородного охрупчивания, коррозия под напряжением, теория действия взрыва, адсорбционный эффект, теория огневого бурения, оптическое разрушение, масштабный эффект и т. д. Предназначена для научных работников, инженеров, преподавателей, аспирантов и студентов, занимающихся проблемами прочности и разрушения.