Исторический очерк

Исторический очерк
Отдел физической газодинамики создан в ИВТАНе в 1967 году на основе коллектива
научных
сотрудников,
переведенных
из
Энергетического
института
им.
Г.М.
Кржижановского. Этот коллектив продолжил в ИВТАНе исследования, начатые им под
руководством чл.- корр. АН СССР А.С. Предводителева в лаборатории физики горения
ЭНИНа, где были рассчитаны таблицы термодинамики и газодинамики воздуха при
температурах до 20000 К и созданы одни из первых в СССР ударные трубы.
Необходимость учета физико-химических процессов при течении высокотемпературного
газа возникла для решения задач ракетно- космической техники для расчета нагрева
баллистических
ракет
при
движении
в атмосфере.
После
окончания
Великой
отечественной войны США недолго оставалась монопольным обладателем ядерного
оружия. Однако, для установления равновесия в мире нам необходимо было иметь не
только бомбу, но и средства ее доставки через океан тогда как военные базы США
располагались и в Норвегии, и в Турции. При конструировании межконтинентальной
баллистической ракеты возникла проблема теплозащиты. Оценки параметров воздуха за
скачком по идеальной теории показали, что температура может достигать 15000 К (!)
Это требовало такого количества теплозащитного материала, что ракета не могла бы
подняться. Тогда ракетчики обратились к физикам с просьбой определить температуру за
скачком в реальном газе с учетом расхода энергии на вращения, колебания, диссоциацию
и
ионизацию молекул. Расчет термодинамических параметров диссоциированного и
ионизированного газа при высоких температурах требует численного решения системы
алгебраических уравнений, связывающих состав газа с температурой и давлением по
закону действующих масс через константу равновесия. Расчет является сложным и может
быть выполнен только при помощи цифровой ЭВМ. В те годы, когда в СССР создавались
первые в мире межконтинентальные ракеты, в стране действовала только одна БЭСМ-1,
которая вплотную была занята ядерщиками. Необходимые расчеты удалось произвести на
создаваемой в лаборатории И.С. Брука в Энергетическом институте Ан СССР ЭВМ М-2.
Машина эта разрабатывалась в строгом секрете и ученые соседней лаборатории А.С.
Предводителева, проводившие расчеты, узнали о ее существовании благодаря счастливой
случайности. Молодые сотрудники ЭНИНа вместе ходили в походы. Сотрудники Брука
принесли Татьяне Баженовой в день рождения в подарок баночки с мазью для горных
ботинок, завернутые в использованную бумажную распечатку отладочных расчетов на
ЭВМ. К этому времени она уже имела понятие о том, как получаются подобные
распечатки, и секрет их деятельности был раскрыт. Тогда парторги двух лабораторий
обратились к руководству и было принято решение провести расчеты на ЭВМ М-2.
Правительственное задание было выполнено в срок. Результаты расчетов параметров
воздуха за ударной волной немедленно передавались конструкторам из ОКБ С.П.
Королева, которые определяли необходимое количество теплозащитного материала. С
учетом термодинамики воздуха в 1953 году в Энергетическом институте АН СССР были
проведены численные расчеты параметров потока воздуха за прямым скачком уплотнения
при температурах 200-20000К и начальных давлениях от 1 до 10-5
атм. Таблицы
составлены для трех значений начальной температуры: 200, 300, 400 К, т. к. температура
атмосферы Земли меняется с высотой. Термодинамические параметры воздуха приведены
в таблицах для температур за скачком, меняющимся через каждые 100 К. Такой
детальный расчет был необходим в связи с тем, что теплоемкость реального воздуха очень
быстро изменяется с температурой и интерполяция могла привести к ошибочному
определению температуры, а, следовательно и необходимого количества теплозащитного
покрытия. Для каждого значения температуры вычислены скорость УВ, за которой
создается такая температура при данном начальном давлении, а также термодинамические
параметры. При спуске по баллистической траектории с изменением высоты от 80 до 15
км скорость медленно уменьшается от 6,7 до 6,1 км/с. Расчет показал, что температура
перед телом растет с увеличением атмосферного давления от 5400 до 8000 К. вместо 15
000 К для идеального газа.
Исследования ударных волн и импульсных струй в реальном газе, начатые в ЭНИНе,
были продолжены в ИВТ.
В 1967 г. в составе отдела теплообмена была создана
лаборатория физической газодинамики, которая располагалась в корпусе на Ленинском
проспекте. Оборудование и экспериментальные установки (ударные трубы), переданные в
ИВТ из ЭНИНа, в течение года хранились в бомбоубежище ЭНИНа, так как помещение в
ИВТ еще не было готово. Зато в 1968 году лаборатория с радостью разместилась в
подвале, где было наиболее удобно устанавливать фундаменты для ударных труб и
оптических приборов. В 1970 году на базе лаборатории был создан Отдел физической
газодинамики. В 1998 году отдел вошел в состав ИТЭС.
Попытки комплексных исследований газодинамики нестационарных, неодномерных и
неравновесных процессов на ранних этапах работы отдела физической газодинамики
привели к тому, что стало трудно различать, что в задаче является известным, а что
неизвестно. Это привело к необходимости разделения проблемы на составные
компоненты, в результате чего возникли лаборатория нестационарных газодинамических
процессов и лаборатория неравновесных процессов. В 2006
году в состав отдела
включены лаборатории - лаборатория волновых процессов и лаборатория вычислительной
гидродинамики.
Результаты исследований ударных волн в реальных газах и взаимодействий ударных волн
и импульсных струй с преградами изложены в книгах:
1. Баженова Т. В., Гвоздева Л. Г Набоко И.М. и др. Ударные волны в реальных
газах. М.: Наука, 1968. 198 с..Английский вариант: T.V. Bazhenova. Shock swaves
in real gases” (Springer Verlag, 1973),
2.
Баженова Т. В., Гвоздева Л. Г. Нестационарные взаимодействия ударных волн
М., "Наука", 1977, 274 с. Английский вариант T.V. Bazhenova, L.G. Gvozdeva,N.A.
Nettleton. Unsteady interactions of shock waves. Prog. In Farospace Sc. V 21, N 4,
1984.Pergamon Press.,
3. Нестационарные взаимодействия ударных и детонационных волн в газах" (ред.
В.П. Коробейников. М.: Наука, 1986. 206 с. Эта книга переиздана в США
(Hemisphere Publ. Corp., 1989).
4. В.В. Голуб, Т.В. Баженова. Импульсные сверхзвуковые струйные течения М.:
Наука. 2008. 279 с.
5.Golub V, Mirova O. Shock Waves in Granular Media. Shock Wave Science and
Technology Reference Library. Ed. - Marinus van Dongen. Berlin Heidelberg: Springer.
2007. V 1. p. 325-349.
Расположить красиво фотографии обложек книг
.