ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Шевчук (Кие в). Точное решение задачи теплообмена при однородном обдуве вращающегося диска из "Механика жидкости и газа 2003 N01 " Напомним важнейшие вехи его жизни и научной деятельности. [c.3] Горимир Горимирович Черный родился 22 января 1923 г. в г. Каменец-Подольский. В 1940 г. он поступил на механико-математический факультет Московского университета (МГУ). В первые дни Отечественной войны Г.Г. Черный вступил добровольцем в народное ополчение, сразу попал на фронт, и закончил войну в рядах действующей армии. Рядовым, а затем сержантом, он участвовал в боях на многих фронтах, был несколько раз тяжело ранен. За боевые заслуги награжден боевыми орденами и медалями. [c.3] Вернувшись в МГУ в 1945 г., Г.Г. Черный закончил его с отличием в 1949 г. Он учился у выдающегося ученого нашей страны Леонида Ивановича Седова, и в дальнейшем стал ярчайшим представителем его школы. В 1953 г. он защитил кандидатскую, а в 1956 г. -докторскую диссертацию. В 1949-1952 гг. работал в НИИ-1, который тогда был филиалом Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова (ЦИАМ). В 1952 г. возглавил созданную в ЦИАМ лабораторию газовой динамики. Ее начальником он оставался вплоть до 1970 г., а научным руководителем является и в настоящее время. Г.Г. Черный был одним из инициаторов создания в 1959 г. Института механики МГУ. С момента его создания он был заместителем директора, а в период 1960-1992 гг. - его директором. Поэтому всеми достижениями этот институт обязан организационному и научному руководству Г.Г.Черного. [c.3] С начала 1950-х годов Г.Г. Черный стал преподавать на механико-математическом факультете МГУ и в Московском физико-техническом институте. В 1958 г. он стал профессором, а с 1988 г. - заведующим кафедрой аэромеханики МГУ. В 1962 г. избран членом-корреспондентом, а в 1981 г. - действительным членом Академии наук СССР. С 1992 по 1997 г. он - академик-секретарь Отделения проблем машиностроения, механики и процессов управления Российской академии наук, с 1995 г. Г.Г. Черный возглавляет Российский национальный комитет по теоретической и прикладной механике. В течение многих лет Г.Г. Черный представляет Россию, а ранее - СССР, в Международном союзе по теоретической и прикладной механике, а также в международных астронавтических Федерации и Академии. [c.4] За выдающиеся достижения в механике Г.Г. Черный награжден орденами Почета, Трудового Красного знамени, Дружбы народов. Знак почета, ему присуждены самые престижные научные премии нашей страны. В 1965 г. цикл его исследований по сверх-и гиперзвуковому обтеканию крыльев удостоен первой премии им. М.В. Ломоносова. За работы по гиперзвуковой аэродинамике ему в 1959 г. присуждена первая премия и Золотая медаль им. Н.Е. Жуковского. В 1976 г. исследования Г.Г. Черного по теории детонации отмечены премией им. С.А. Чаплыгина. За работы в области прикладной газовой динамики Г.Г. Черный трижды (в 1972, 1978, 1991 гг.) награждался Государственной премией СССР. [c.4] За этими скупыми сведениями скрывается необыкновенно богатая творческая жизнь талантливейшего ученого, выдающегося педагога, организатора науки и патриота нашей страны. [c.4] Остановимся более подробно на научном пути юбиляра, начиная с первых лет его творческой деятельности. [c.4] В 1950-х годах Л.И. Седов и Г.Г. Черный вьшолнили исследования, сыфавшие ключевую роль в создании и развитии квазиодномерных моделей течения в каналах. В [1] ими обоснованы способы перехода от двумерных или пространственных течений в канале к одномерным с помощью процедуры осреднения с сохранением отвечающих рассматриваемой задаче интегральных характеристик течения. В [2] с помощью линеаризации уравнений закрученного течения в сопле Г.Г. Черный получил критерий, определяющий интегральные характеристики таких течений (в частности, коэффициенты расхода и тяги). Как было установлено почти 20 лет спустя, этот критерий работает не только при малых, но и при больших закрутках, при которых в дозвуковой части сопла возникает стационарный тороидальный вихрь, а коэффициент расхода уменьшается на десятки процентов. В [3, 4] в рамках модели радиально уравновешенного течения Г.Г. Черный сформулировал и решил ряд задач оптимизации ступени турбомашины. [c.4] Чтобы понять, как повышение давления в падающем на пограничный слой скачке уплотнения распространяется по дозвуковой части пограничного слоя и отражается от него, Г.Г. Черный [5] решил задачу о взаимодействии косого скачка с текущим у стенки дозвуковым потоком. Внешний (сверхзвуковой) и пристеночный (дозвуковой) потоки считались невязкими. Решение получено в нелинейном приближении, что в докомпьютерную эпоху оказалось возможным только благодаря чрезвычайно высокому теоретическому уровню автора (в 1949 г. Цзян и Финстон решили такую же задачу только в линейном приближении). Экспериментальное исследование влияния управления пограничным слоем на торможение сверхзвукового потока в диффузор-ном канале выполнено в [6]. [c.4] В [8] Г.Г.Черный дал общую постановку задач о течениях в пограничных слоях с поверхностями разрьша химического состава, агрегатного состояния и других характеристик потока. На примерах, представляющих самостоятельный теоретический и практический интерес, было показано, что в случае вязкой теплопроводной жидкости на таких поверхностях требуются дополнительные фаничные условия, не вытекающие из законов сохранения массь(, количества движения и энергии. В работе [8] дополнительные условия были сформулированы на основе физических соображений. Позднее в работе [9] было показано, что недостающие условия следуют из требования выполнения соответствующих моментных соотношений при отсутствии внешних поверхностных сил, моментов и т.п. [c.5] В 1950-х - 1960-х годах, в период освоения гиперзвуковых скоростей в аэрокосмических приложениях, Г.Г. Черным получены выдающиеся результаты по гиперзвуковой аэродинамике, до сих пор стимулирующие ее развитие. Важно отметить, что первые работы Г.Г. Черного по течениям с большой сверхзвуковой скоростью были выполнены в то время, когда для практических приложений были необходимы конкретные данные об аэродинамических характеристиках достаточно сложных тел, а вычислительная газовая динамика, которая в настоящее время успешно решает такие задачи, тогда делала только первые шаги. Поэтому такой сильный резонанс получил разработанный Г.Г. Черным приближенный асимптотический метод, который позволил не только весьма просто получать необходимые количественные данные, но и объяснять и систематизировать многие, на первый взгляд непонятные, особенности течений. [c.5] Черный внес серьезный вклад в решение проблемы оптимизации аэродинамических форм. В [16, 17] впервые решена задача построения головной части с минимальным волновым сопротивлением при ее гиперзвуковом обтекании с использованием для давления на поверхности формулы Ньютона - Буземана. Было показано, что в такой постановке концевая часть оптимального контура оказывается участком краевого экстремума - границей применимости формулы Ньютона-Буземана, где давление газа равно нулю. В [18], в рамках закона сопротивления Ньютона, решена вариационная задача о построении оптимальных пространственных конфигураций. Сопротивление найденных конфигураций со звездообразным поперечным сечением оказалось существенно меньше сопротивления эквивалентных по длине и объему круговых конусов. С тех пор построением пространственных оптимальных тел, при использовании локальных моделей для расчета не только волнового, но полного сопротивления, интенсивно занимались исследователи многих стран. Однако очевидным недостатком всех полученных решений была невозможность стыковки звездообразной головной части с осесимметричным корпусом. Первый серьезный шаг в преодолении этого недостатка сделан в работе [19]. В ней для обеспечения требуемой стыковки оптимальная поверхность строилась в классе линейчатых поверхностей, натягиваемых на переднюю крестовину из Л 2 лучей и окружность. Преимущества построенных головных частей над эквивалентными конусами подтвердили эксперименты и расчеты. [c.6] Первое решение задачи построения оптимальной аэродинамической формы в рамках уравнений Эйлера получено Г.Г. Черным в 1950 г. [20]. Были рассмотрены двумерные стационарные возмущения течения, возникающего при сверхзвуковом обтекании клина с присоединенным скачком слабого семейства. Возмущения могли либо приходить из набегающего потока, либо возникать из-за искривления прямолинейной образующей клина эволюция возмущений определялась коэффициентами их взаимодействия с головным скачком. В те годы взаимодействием скачка со стационарными возмущениями занимались многие исследователи. Однако, подход, развитый в [20], обладая наибольшей полнотой, был использован для построения головной части плоского тела (профиля), которая при заданных габаритах реализует минимум волнового сопротивления. Было показано, что при обращении в нуль коэффициента отражения возмущений давления от ударной волны оптимальная образующая - прямая. Предложенный в [20] оригинальный прием варьирования в полоске нашел широкое применение при решении различных вариационных задач сверхзвуковой газовой динамики. [c.6] В 1953 г. Г.Г. Черный выполнил основополагающее исследование устойчивости скачка уплотнения в канале переменного сечения [21]. Актуальность этой работы определялась задачей организации торможения с малыми потерями сверхзвукового потока в воздухозаборниках воздушно-реактивных двигателей. Проведенный анализ показал, что замыкающий скачок устойчив в расширяющемся канале и неустойчив - в сужающемся. В той же работе исследована возможность стабилизации замыкающего скачка уплотнения с помощью перфорированных стенок и присоединенного объема. [c.6] В 1999 г. Г.Г. Черным с коллегами предложена принципиально новая схема сверхзвукового пульсирующего детонационного прямоточного двигателя [30]. От известных пульсационных детонационных двигателей он отличается отсутствием периодически включающегося источника зажигания (нужного лишь для запуска), и тем, что детонационная волна в нем все время распространяется против сверхзвукового потока. В предложенной схеме пульсирующий детонационный процесс инициируется периодическими изменениями режима подачи топлива. Как показали расчеты, предлагаемый двигатель превосходит по удельному импульсу его стационарные альтернативы с дозвуковым и со сверхзвуковым горением. Не менее важно и то, что тепловые потоки в стенки предлагаемого двигателя оказываются заметно меньше, чем в альтернативных двигателях, при практически равных температурах торможения. [c.7] В 1970-х гг. Г.Г. Черный выполнил комплексное исследование [31-33] ламинарного пограничного слоя, образующегося на движущейся поверхности. Интерес к таким задачам связан с эффектом возникновения внутри пограничного слоя зон обратных токов и с возможностью изменения сопротивления тела в результате движения точек его поверхности вдоль самой поверхности. Была дана наиболее общая постановка задачи, когда на поверхности тела задаются распределенные по ее длине продольная и поперечная скорости. Проблема сведена к исследованию нелинейной краевой задачи, на основе которой выяснены все особенности процесса. Был исследован класс автомодельных решений и определены области параметров, при которых существует одно или два решения, или автомодельные решения вообще отсутствуют. Построены неавтомодельные решения, когда отличие течения от автомодельного характеризуется малым параметром. Особый интерес представляет анализ тяговых и энергетических характеристик тела с подвижной поверхностью. Изучены режимы, когда скорость движения поверхности пластины больше скорости набегающего потока, и сама поверхность служит движителем, к которому нужно подводить внешнюю энергию. [c.7] Одно из важных направлений научной деятельности Г.Г. Черного в последнее время связано с широко дискутируемой за рубежом и в нашей стране проблемой управления аэродинамическими характеристиками тел с помощью подвода энергии к набегающему сверхзвуковому потоку. Такой подвод может осуществляться с помощью лазерного, электрического или сверхвысокочастотного разряда. На основе анализа работ, вьшолненных в Институте механики МГУ под руководством Г.Г. Черного, и работ, выполненных в других научных организациях, Г.Г. Черный дал всестороннюю оценку метода, в которой учтены современные достижения в области газовой динамики, плазмодинамики, физики разряда в движущейся феде [40]. Этот метод стимулирует проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований по физической газовой динамике, физике низкотемпературной разрядной плазмы, проблеме преобразования энергии. [c.8] Важной вехой в научной судьбе Г.Г. Черного была работа в ЦИАМе им. П.И. Баранова (1952-1970), где он 30-летним молодым ученым возглавил только что созданную газодинамическую лабораторию. Под его руководством лаборатория, ядро которой составили его молодые коллеги, через несколько лет превратилась в передовой центр исследований по механике жидкости и газа в СССР. Сам Горимир Горимирович неоднократно подчеркивал, что именно в ЦИАМе он по-настоящему ощутил необходимость и эстетическую красоту сочетания глубоких теоретических исследований с задачами современной техники. В ЦИАМе Г.Г. Черный воспитал плеяду молодых ученых, которые в дальнейшем стали успешно работать в различных областях науки и техники. [c.8] Вернуться к основной статье