В учебнике изложены теоретические основы современной аэродинамики, приведены сведения, относящиеся к силовому воздействию газообразной среды на движущееся тело; рассмотрены особенности течения газа с большими скоростями, а также его физические и термодинамические свойства при высоких температурах и давлениях.
Подробно рассмотрены кинематика и динамика газа в общем случае для сложной модели химически реагирующей вязкой сжимаемой среды, теория скачков уплотнения и метод характеристик, наиболее широко используемый в аэродинамических исследованиях; приведены методы расчета стационарных аэродинамических характеристик профилей и крыльев.
В третье издание (впервые вышло в 1976 г.) включены также основы теории неустановившегося обтекания и способы нахождения производной устойчивости несущих поверхностей.
В последние годы в ряде областей физики и техники (астрофизика, аэродинамика больших скоростей, проблемы управляемых термоядерных реакций и т. д.) все чаще возникает необходимость изучения движений сильно нагретых и ионизованных жидкостей и газов в электромагнитном поле.
В связи с этим в настоящее время одной из наиболее интенсивно развивающихся областей механики и физики является магнитная гидродинамика. Магнитная гидродинамика изучает движение электропроводящих жидкостей и газов в электромагнитном поле. При такого рода движении возникают новые механические эффекты и открываются новые методы воздействия на движение жидкости.
Во многих современных отраслях промышленности — электронной, радиотехнической, атомной, оптической, металлургической и др. — широко используются производственные процессы, протекающие при очень низких давлениях. Вакуумные печи в металлургии, напыление плёнок в вакууме, вакуумная пайка и сварка, разделение изотопов, вакуумное замораживание и сушка в производстве лекарственных препаратов, вакуумная теплоизоляция в криогенике — всё это лишь небольшая часть примеров применения вакуума в технике.
Важная роль принадлежит вакуумной технике при создании экспериментальных установок и аппаратуры для исследований в области ядерной физики, физики плазмы, физики твёрдого тела, материаловедения и т. п.
В учебнике (часть первая) излагаются теоретические основы современной аэродинамики, приводятся основные сведения, относящиеся к силовому воздействию газообразной среды на движущееся тело, рассматриваются особенности течения газа с большими скоростями, а также его физические и термодинамические свойства при высоких температурах и давлениях.
В книге подробно рассматриваются кинематика и динамика газа в общем случае для сложной модели химически реагирующей вязкой сжимаемой среды, теория скачков уплотнения и метод характеристик, наиболее широко используемый в аэродинамических исследованиях, а также основные методы расчета обтекания профилей и крыльев.
В новом издании книги наиболее значительной переработке подверглась первая глава — теоретические основы газовой динамики.
В неё введено пять новых параграфов, в которых приводятся результаты, полученные с помощью электронных быстродействующих машин для задач на сверхзвуковое обтекание как в плоском, так и в пространственном случаях, изложены теория гиперзвуковых движений, теория диссоциирующего газа, линейная пространственная задача обтекания крыла. Ряд параграфов значительно расширен. Так, в параграфе, посвящённом взрыву, даётся теория точечного взрыва без учёта противодавления, а также детально излагается способ решения на электронной быстродействующей машине задачи о взрыве с учётом противодавления; в параграфе, посвящённом крылу в плоско-параллельном потоке, расширено изложение, касающееся обтекания пластинки; даны некоторые полученные решения в осесимметричном случае.
Для ряда отдельных результатов и методов. Так, например, для характеристики указываются новые варианты и, в частности, излагается применение его к расчётам, проводимым с помощью электронных вычислительных машин.
В монографии дается систематическое изложение современного подхода к инвариантному моделированию развитых турбулентных течений многокомпонентных химически активных газов, применительно к специфике математического моделирования верхних атмосфер планет.
Основное внимание уделено проблеме взаимовлияния химической кинетики и турбулентного перемешивания, а также разработке полууниверсальных методов расчета коэффициентов турбулентного обмена в стратифицированных сдвиговых течениях, основанного на использовании уравнений переноса для вторичных моментов пульсирующего турбулентного движения. Возможности разработанных моделей многокомпонентной турбулентности природных сред продемонстрированы в ряде вычислительных примеров, описывающих процессы кинетики и тепломассопереноса в верхних атмосферах планет.
Для научных сотрудников, работающих в области механики, астрофизики, геофизики, аэрономии и космохимии, а также аспирантов и студентов старших курсов и аспирантов соответствующей специальности.
Дополнения и изменения, внесенные в шестое издание первой части, касаются лишь главы о волнах. Здесь вставлены два новых параграфа: один посвящен теории длинных волн на мелкой воде (в частности, рассмотрен вопрос о разрушении плотины), другой — теории длинных волн в сжимаемой жидкости (задача обтекания препятствия).
В некоторых местах сделаны незначительные изменения текста.
Динамика разреженных газов или, как ее иногда называют, супер-аэродинамика изучает явления, имеющие место при произвольном отношении длины пробега (времени между столкновениями) молекул к характерному размеру (времени) явления.
Изучаемые явления могут быть сколь угодно далёкими от равновесных. Исследование таких явлений требует в общем случае учёта молекулярной структуры газа, кинетического описания, применения уравнения Больцмана. В круг задач динамики разреженных газов входят, например, задачи об обтекании летательных аппаратов, движущихся на больших высотах, о движении газов в вакуумных аппаратах, ультразвуковых колебаниях в газах, структуре ударных волн, неравновесных течениях и т. д.
В книге анализируются и обобщаются результаты фундаментальных исследований, связанных с изучением гетерогенных каталитических процессов, происходящих при движении с большой сверхзвуковой скоростью летательных аппаратов в атмосфере Земли и Марса. Основное внимание уделяется анализу моделей каталитических свойств теплозащитных покрытий космических аппаратов, основанных на детальном учете механизма протекания гетерогенных каталитических реакций.
Для специалистов научно-исследовательских институтов, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в областях аэротермодинамики, теплообмена и ракетно-космической техники.
Настоящая статья Т. Кармана «Сверхзвуковая аэродинамика» представляет собой доклад на десятом чтении в честь братьев Райт в апреле 1947 г. Доклад посвящен главным образом линейной теории крыла конечного размаха в сверхзвуковом потоке. Наибольший интерес представляет анализ влияния стреловидности на подъемную силу и на волновое сопротивление крыла при сверхзвуковых скоростях и применение интеграла Фурье к решению задачи о крыле конечного размаха.
При переводе в некоторых местах сделаны ссылки на работы, опубликованные в Советском Союзе. Эти работы, а также другие опубликованные советские работы, не указанные Карманом, приведены отдельно в соответствующих разделах списка литературы.
