SCI Библиотека

Пособие предназначено для студентов магистратуры физфака ПГНИУ,
изучающих курс «Гидромеханика невесомости», а также для специалистов, ин-
тересующихся данной проблематикой. В пособии описаны постановки задач
приоритетных космических экспериментов по обнаружению и описанию термо-
вибрационной и термоинерционной конвекций в жидкостях при орбитальном
полете. Опыты проводились с околокритическими средами французского обору-
дования серии «ALICE» на орбитальной станции «Мир». Обсуждаются обра-
ботка и интерпретация их результатов. Кроме этого, приведена методика назем-
ного лабораторного моделирования влияния микрогравитационной обстановки
орбитального полета на гравитационно-чувствительные системы и обсуждаются
результаты такого моделирования, воспроизводящие конвективные эффекты ор-
битальных экспериментов.
Устойчивый интерес к задачам этого круга вызван развитием космических
технологий, поскольку вибрационные, инерционные и остаточные гравитацион-
ные ускорения в условиях орбитального полета могут определять динамику
тепло- и массообмена в стратифицированных по плотности средах. В настоящее
время исследования в этом направлении проводятся очень интенсивно и состав-
ляют содержание целого ряда научных журналов и серий международных кон-
ференций

Изложены результаты применения регуляризованных, или квазигазодинамических (КГД) уравнений газовой динамики к задачам численного моделирования до- и сверхзвуковых течений вязкого сжимаемого газа. Рассмотрены задачи о распаде разрывов и турбулентные течения при невысоких числах Рейнольдса. Наличие диссипации специального вида позволяет единообразно моделировать указанные типы течений.

Изложен феноменологический вывод квазигидродинамической системы, описывающей движения сжимаемой вязкой теплопроводной среды. Разработаны методы построения точных решений квазигидродинамической системы в динамике слабосжимаемой вязкой жидкости. Исследованы диссипативные свойства системы. Выявлены ее глубокие связи с классическими моделями Навье–Стокса и Эйлера. Проведен анализ свойств упрощенных квазигидродинамических систем. Дан обзор результатов, полученных разными авторами в этом научном направлении.

Дано теоретическое обоснование квазигазодинамической системы уравнений с учетом внешних сил. Подробно изложен вывод этой системы из модельного кинетического уравнения. Детально изучены ее энтропийные свойства. Построены некоторые точные физически адекватные решения. Описан квазигазодинамический алгоритм приближенного решения одномерных нестационарных уравнений Эйлера. Получены достаточные условия его устойчивости в линейном приближении. Проведены тестовые расчеты.

Учебное пособие составлено на базе материалов по дисциплинам «Техническая физика», «Гидромеханика» и «Гидравлика», реализованных в 2007 – 2018 гг. для студентов инженерных направлений подготовки ЮФУ в г. Таганроге.

Пособие содержит информацию о свойствах гидромеханических сред, основных законах гидростатики, кинематических и динамических уравнениях движения для ламинарного и турбулентного режимов, а также моделирование нестационарных гидромеханических течений. В конце каждого тематического раздела имеются теоретические вопросы и практические задания.

Предназначено для студентов и аспирантов, обучающихся в Инженерно-технологической академии ЮФУ, а также представляет интерес для преподавателей аналогичных и смежных дисциплин.