Введение к работе
Аетуадьносгьлемы
Большое научное и прикладное значение, которой и настоящее время имеет физическая газодинамика, объясняемся практической важностью решения широкого круга задач, связанных с перспективами освоения космоса, ргшштием вакуумных технологии, лазерной техники и других отраслей научно-технического прогресса.
Многие залзчн физической газодинамика приводят к
НеоОхОЛНМОСП! решения Наиболее СЛОЖНЫХ ураі5ІІЄ!ЇІіЙ
мп'гвмагичцскон физики, таких гак кинетические уравнения тина Польцмаш с начальными и краевыми условиями
уразиепнП Эйлера :: Папье-Сткез
/Ї 'у і !Vrj=----V/,M VftVV (2)
Слолліля педшкл'шлч структури этих уровііелш'ї деялег иемвдюленмм з пслпгеілісиїем большинстве случае", их яналшдческое решение, позі ому >;r:vrnr-it.cr,H едпшлтллшип способом рсиллічя 'шгнх задач язд"егея чисдет/ное ридсідіа. Построение оПостованныч численник алгоритмов для ^ ешешія :->їз« уділлі пп'Л являсгся важной 1! лкп.алі пои задачей. Фшчческлд jcncpirpcrauiw уралненн-' Еояьіліана носит верозтнеелпыл характер. Оспопмктлсь па зіом, с начала 60~л годж к чнгл.лшому решетло задач для урлгліешія Гдллдімаил зачалось применение сі мистического модслпропзт;:,' с использованием, гак называемой Л'-члстачной модели гаал, например, схема «ечегчнк времена», которую предложил Ійрд R 71)-;; голз\' были предложены їломєішіо-спгшстнчєс'лЛЄ кетодъ. решения задач сплошных сред. Настоящая работа ноСлиндепа обоснованию методов решения кинетических ур"чліЄ:>лП, разнипло стаїїїстичсских методсв моделирования течении разрежешлаго газа и сплошной среды.
Псд/і-паботи
Целью работіі лвляюгся разрабої а л нсс^едоп.и.не статистических методов решения ілінсі плоских уравнений н ПК приложение к решению различных, задач механики разредлалых глзо» и мечаипки сплошных сред;
метода получения "точных численных решений", используемых в качестве эталонных,
- метода обоснования соответствк і статистических процедур
решению кинетического уравнения,
- учет внутренней физико-химической структуры газа,
- решение кинетических уравнений в области малых чисел
Кнудесна и внедрение в сплошную среду,
инженерные методы расчета аэродинамических
характеристик для реальных гиперзвуковых аппаратов при всех
режимах обтекания отсолошно^редного до свободномолекулярного
Выбор решаемых задач определялся практической
значимостью современной аэродинамики:
- установление граничных условий для решения уравнений
Навье-Стокса и Больцмана (условия скольжения, учет испарения и
конденсации, внутренних свойств молекул,...)
- расчет полей и аэродинамических характеристик при
обтекании двумерных н трехмерных тел в переходном режиме и
сплошной среде,
расчет аэродинамических характеристик реальных компоновок в широком диапазоне чисел Рейнольдса при помощи инженерных методов.
Научная новизна и практическая ценность
На основе двух основных подходов к моделированию течений
разреженного газа (моделированию "пробных" частиц и
моделированию молекулярного ансамбля), а также на основе
процедуры Улама-Ненмана разработаны оригинальные
статистические методы решения кинетического уравнения Больцмана и его моделей. Так разработаны ряд методов для решения линеаризованного уравнения Чольимана, с помощью которых были решены задачи по установлению граничных условий при обтекании тел для уравнений Навье-Сюкса (скорости скольжения, слабое испарение и конденсация), исследовано броуновское движение в разреженном газе. Для решения нелинейных задач (около-, сверх- и гиперзвуковое обтекание простых тел при различных числа.. Рейнольдса) разработаны методы решения уравнений Больцмана и его моделей. Результаты методологического анализа методов, сконструированных на различных подходах, позволяют установить их общность, Разработана программа инженерного расчета реальных компоновок.
Практическое значение полученных результатов определяется общим методологическим подходом к разработке комплекса, численных методик її решением крупных прикладных задач в области практической аэродинамики. Полученные результаты вошли в ряд РДК и используются в учебном процессе для студентов и аспирантов МФТИ. Разработанные методики имеют общий характер и могут Сыть использованы в различных отраслях науки и техники.
Публикации и апробация работы
Работа докладывалась на IV, VI, IX Всесоюзных конференциях по молекулярной динамике и разреженным газам, на Всесоюзной конференции по методам Монте-Карло, на XIV Международной школе по моделям механики сплошных сред, ряде'Всесоюзных школ и чтений, выставлялась на ВДНХ СССР, а также на ХШ (Новосибирск), XIX (Оксфорд), XX (Пекин) и XXI (Марсель) Международных симпозиумах по разрежет мм газам.
Результаты изложены в 50 статьях, 45 научно-технических отчетах ЦАГИ и 15 депонированных научно-техннчессих отчета* МФТИ.
Результаты работы использованы при составлении РДК для МАП и MOM, при разработке. ГОШ "Высота" для этих же министерств. Результаты работы также используются в учебном процессе МФТИ, вошли в курс лекций и учебные пособия.