Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Основные научные результаты Г.А. Тирского

1. Методами кинетической теории газов и методами термодинамики необратимых процессов Г.А.Тирским была получена новая точная, простая и удобная для решения задач аэротермодинамики система уравнений переноса массы и энергии для многокомпонентной и многотемпературной смеси газов и плазмы как при отсутствии, так и при наличии электромагнитных полей, разрешенная относительно градиентов температуры и концентраций компонентов через потоки с точными и существенно более простыми по сравнению с классическими выражениями коэффициентами переноса. Это позволило для различных видов асимптотически упрощенных уравнений Навье–Стокса записать полную систему уравнений для реагирующей смеси газов и плазмы в нормальной форме Коши, т.е. разрешенную относительно первых производных по нормальной к поверхности обтекаемого тела координате относительно температуры концентраций и потоков, для которой были развиты численные методы высокой точности с временем счета, пропорциональным числу компонентов, а не кубу, как это было при использовании классической формы уравнений переноса («потоки через силы»), которая никогда не использовалась в полной формулировке при решении задач физико-химической газодинамики. Время счета с использованием этих соотношений подчиняется «Золотому правилу» вычислительной математики, т.е. в данном случае пропорционально числу компонентов, а не кубу. Аналогичные точные уравнения переноса «термодинамические силы через потоки» были выведены для плотных смесей газов и для смесей газов с учетом возбуждения внутренних степеней свободы молекул. Таким образом, современная многокомпонентная гидродинамика опирается на уравнения переноса массы и энергии, полученные Г.А.Тирским. Доказательством являются многочисленные ссылки на его работы. Приведем одну из последних: Rini P., D.V.Abeele, G.Degres. Physical Review E. 72  011204  (2005). “This formulation in two more papers due to G.A,Tirskiy [15, 16], is in our opinion the most complete and accurate available description of local thermodynamic equilibrium flows at present …” и т.д.

2. С использованием этих соотношений переноса  впервые были получены точные уравнения термохимически равновесных течений вязких теплопроводных многокомпонентных разреженных и плотных смесей газов и плазмы с разными диффузионными свойствами компонент  полным набором всех эффективных коэффициентов переноса, вычисляемых в явном (в виде формул) виде. Эти результаты получили мировое признание, имеются многочисленные ссылки на их применение в отечественных и зарубежных работах. Разработана также модель частично химически равновесных течений с сокращенным числом неравновесных реакций. Применение этой модели в задачах аэротермодинамики существенно сокращает расчеты, сохраняя при этом высокую точность при определении сопротивления и тепловых потоков, а также в других задачах физико-химической газодинамики.

3.  С использованием новой формы соотношений переноса «термодинамические силы через потоки» открыт эффект разделения химических элементов при замороженных, равновесных и неравновесных гомогенных и гетерогенных химических реакциях в потоках смесей с разными диффузионными  свойствами компонентов (разными бинарными коэффициентами диффузии). Этот результат составил предмет открытия.

Впервые разработана с учениками (О.Н. Суслов, В.Л. Ковалев) полуфеноменологическая теория каталитических реакций диссоциированного воздуха в атмосфере Земли и углекислого газа в атмосфере Марса  на низкокаталитических теплозащитных покрытиях с использованием основных элементарных стадий: адсорбции химических веществ на активных центрах поверхности, реакции между адсорбированными веществами (механизм Ленгмюра–Хиншельвуда), реакции между адсорбированным веществом и веществом из газовой фазы (механизм Или–Райдила) и десорбция адсорбированных веществ. Были получены структурные зависимости для вероятностей гетерогенных реакций рекомбинации атомарного кислорода и азота от состава, давления и температуры. При этом был открыт эффект гетерогенного разделения элементов. Позже, в 1987 г. результаты этой теории были подтверждены американскими экспериментами. Аналогичные результаты были получены и при входе в атмосферу (СО2) Марса аппарата Mars-Pathfinder. Теория подтверждена лётными и лабораторными экспериментами и внедрена в практику проектирования и расчетов тепловых потоков многоразовых планирующих транспортных космических аппаратов (КА) при их входе в атмосферу. На эту тему выпущена монография В.Л. Ковалева. Разработана также полуфеноменологическая теория каталитических реакций ионизованного воздуха.

5. Г.А.Тирским в середине 80-х годов впервые в мировой литературе было обращено внимание на то, что при движении ЛА в верхних слоях атмосферы (выше 65 км) по планирующей траектории входа («Буран», «Space Shuttle») необходимо учитывать термохимически неравновесную (многотемпературную) кинетику, т.е. учитывать самосогласованные колебательно-диссоциационное и электронно-ионизационное взаимодействия в реакциях, протекающих в ударном слое. Учет колебательно-диссоционного взаимодействия существенно повышает тепловые потоки (до 25%) и равновесно-радиационную температуру поверхности (до 100 K). Эта проблема получила законченное решение, и результаты были внедрены в практику проектирования ЛА «Буран». За рубежом (в Америке, Франции) эти исследования начались позже и сейчас являются необходимым элементом количественно правильных аэродинамических расчетов КА.

6. Принципиальным и практически важным результатом является открытие Г.А.Тирским новых континуальных моделей, качественно и количественно правильно описывающих сопротивление и теплопередачу в переходном (от свободномолекулярного до континуального) режиме обтекания. Это – модель исчезающе тонкого вязкого ударного слоя (ИТВУС) и модель тонкого вязкого ударного слоя (ТВУС). Эти модели в асимптотическом пределе исключают из системы уравнений Навье-Стокса члены, ответственные за невозможность перехода к описанию переходного режима обтекания. В рамках этих моделей решение задачи гиперзвукового обтекания тел получено в аналитическом виде. Коэффициенты сопротивления и теплопередачи дают правильный свободномолекулярный предел при числе Re–>0 (числе Кнудсена Kn–>Inf). Тем самым впервые получено аналитическое решение задачи гиперзвукового обтекания КА в переходном режиме обтекания. Это принципиальный и практически важный результат. Обнаружено, что уравнения Навье-Стокса и полные уравнения  вязкого ударного слоя (ВУС) с учетом скольжения и скачка температуры на обтекаемой поверхности дают правильное решение для коэффициентов сопротивления  и теплопередачи практически во всем переходном режиме гиперзвукового обтекания затупленных тел.

С использованием этих моделей (при Re–>0) и уравнений полного вязкого ударного слоя и Навье–Стокса (при Re–>Inf)  создан оригинальный континуально-континуальный гибридный численный метод, позволяющий решать задачи аэротермодинамики во всем диапазоне чисел Рейнольдса с соответствующим параметром переключения от свободномолекулярного, далее переходного и затем континуального в рамках только одних  континуальных (не кинетических) моделей. Это принципиальный результат в аэротермодинамике.

Наряду с этим подходом в коллективе Тирского Г.А. созданы программы расчета задач гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена в переходном режиме обтекания как в рамках решения континуальных уравнений, так и в рамках решения кинетических уравнений Крука, S-модели и уравнения Больцмана, а также методом Монте-Карло, которые имеют самостоятельное значение, и являются основой создания гибридного континуально-кинетического метода для решения задач в переходном режиме обтекания и , кроме того, служат также и для проверки точности оригинального выше развитого гибридного метода (континуально-континуального метода).

7. Профессором Г.А. Тирским вместе с учениками (С.А. Васильевский, С.В. Утюжников, Б.В. Рогов) развит оригинальный эффективный итерационно-маршевый метод решения уравнений вязкого ударного слоя, параболизованных и полных уравнений Навье–Стокса, который создавался в течение многих лет, как для решения внутренних (сопло Лаваля), так и для внешних задач сверх- и гиперзвукового обтекания затупленных тел с учетом реальных физиико-химических процессов, протекающих в ударном слое и на обтекаемой поверхности, который на порядок и более быстрее методов, основанных на использовании принципа установления по времени (за 2-3 глобальных итерации получается практически точное решение). Этим методом решено много содержательных задач аэротермодинамики и на его основе защищен ряд кандидатских и докторских диссертаций. Это крупное достижение в вычислительной гидродинамике.

8. В начале 60-х годов Г.А.Тирским заложены основы нового научного направления – теории термохимического разрушения теплозащитного покрытия Л.А. Вместе с учениками были разработаны модели термохимического уноса массы реальных теплозащитных покрытий (текстолита, асбестотекстолита, графита и др.) от конвективных и радиационных потоков, аэродинамических сил при орбитальном и сверхорбитальном  входе КА в атмосферы Земли и планет (Венеры, Сатурна, Юпитера и др.) в высокоэнтальпийных потоках газа. На основании этой теории был количественно правильно предсказан до полёта суммарный унос массы теплозащиты КА Зонд-5, Зонд-6 («Лунник») до их входа в атмосферу Земли после облета Луны в 1968 г. Эта работа была отмечена медалью им. С.П. Королева Федерации космонавтики России.

9. Методами кинетической теории газов Г.А.Тирским с аспирантом В.А.Кирютиным впервые были выведены граничные условия скольжения скачка температуры и концентраций для многокомпонентных смесей газов с учетом гетерогенных реакций при различной каталитической активности колебательных степеней свободы и с разными колебательными температурами молекул (модовая кинетика). Решены соответствующие задачи при низких числах Рейнольдса, где указанные эффекты существенно уточняют решение для теплопередачи и сопротивления трения и главным образом продвигают континуальный подход в область больших высот полета.

10. Был открыт с учениками универсальный «Закон площадей», а также «Закон Ньютона для радиационных потоков» при скоростях движения тел больше 16 км/с в атмосфере Земли и больше 40 км/с в атмосфере Юпитера.

11. Впервые в 70-х годах была поставлена и решена сопряженная задача аэротермобаллистики, в которой на траектории входа ЛА в атмосферу необходимо решать совместно уравнения радиационной аэротермодинамики с учетом тепломассообмена при обтекании тел переменной формы и уравнение баллистики тела с переменной (искомой) на траектории массой и формой. Тирским Г.А. с его учениками было дано исчерпывающее решение этой задачи. Этот подход был применен для расчета входа космического зонда в атмосферу Юпитера и в 90-х годах был использован для газодинамического обоснования основных уравнений физической теории метеоров, вывод которых с 1934 г. носили феноменологический характер с эмпирическими коэффициентами сопротивления и эффективной энтальпией  уноса массы, определяемые в метеорной физике из наблюдательных данных.

 

12. Из отзыва Генерального директора – Генерального конструктора «ВП корпорация «НПО машиностроения» лауреата Ленинской и Государственных премий СССР профессора Г.А. Ефремова: «В коллективе проф. Г.А. Тирского и работающих с ним научных коллективах создано новое научное направление, которое может быть рекомендовано к внедрению в ракетно-космическую, авиационную и другие отрасли машиностроения как новая инновационная технология с большим экономическим эффектом.»

Произошел качественный скачок, когда аэродинамика и теплообмен современных создаваемых КА, например «Клипер», крылатые ракеты и др. могут быть рассчитаны с учетом всех реальных физико-химических процессов, протекающих в ударном слое и на поверхности КА, эффективными численными методами для всех режимов обтекания, которые не моделируются на существующих отечественных и зарубежных наземных экспериментальных установках. Эти работы составили основу цикла исследований, за которые была присуждена премия Правительства РФ в области науки и техники 2007 г. ( руководитель работы профессор Г.А. Тирский).

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика