Неоднородные и неизотропные турбулентные течения жидкости и газа – одна из актуальных проблем современной фундаментальной и прикладной науки. Упование на прогресс вычислительной техники для решения этих проблем, как полвека назад и предсказывал академик А.А. Дородницын, оказалось тщетным.

 

Отсутствие адекватных физических моделей для описания сложных течений жидкости и газа нельзя заменить терафлопами современных процессоров. В этой связи нельзя не отметить подход к изучению турбулентных течений академика О.М. Белоцерковского. Он включает в себя разработку оригинальных физических моделей, основанных на кинетических представлениях  не только для молекулярных систем, но и для систем из жидких частиц. Одновременно для моделирования эволюции подобных систем разрабатываются оригинальные численные схемы, основанные на методах Монте-Карло. В настоящее время в МФТИ выходит книга О.М. Белоцерковского и Ю.И. Хлопкова «Методы Монте-Карло в механике жидкости и газа». В этой книге приводится обзор работ по методам численного статистического моделирования сложных течений жидкости и газа, в том числе и турбулентных. Книга выполнена в рамках научного проекта «ПОИСК», разработанного на факультете аэромеханики и летательной техники МФТИ. Смысл проекта заключается в следующем. Над решением фундаментальных и прикладных проблем, связанных с турбулентностью, во всём мире работает огромное число исследователей. Скопилось большое количество фактического материала, ориентироваться по которому без соответствующего путеводителя становится невозможным. На ФАЛТ разработан проект такого путеводителя «ПОИСК», подразумевающего создание книг с анализом экспериментальных результатов, теоретических и компьютерных методов.

Проект частично реализован. В частности, выпущена книга-обзор современных экспериментальных исследований по динамическим структурам в турбулентном пограничном слое Ю.И. Хлопкова, В.А. Жарова, С.Л. Горелова «Когерентные структуры в турбулентном пограничном слое».

В этой книге, содержащей более 400 ссылок, излагаются основы физики динамических процессов турбулентного пограничного слоя, таких как явление берстинга, образование стриков, процессов переноса импульса и энергии с внешней границы пограничного слоя к границе течения, дается критический анализ зарубежных экспериментальных работ, сформулированы актуальные проблемы.                     

В книге-обзоре Ю.И. Хлопкова, В.А. Жарова, С.Л. Горелова «Лекции по теоретическим методам исследования турбулентности» подведен итог по поиску наиболее эффективных теоретических методов, приведена критика различных методов, использованных на ранней стадии развития теории, что позволяет ориентироваться в современных направлениях исследований.

Недавно редакционным отделом Московского физико-технического  института была опубликована книга-обзор Ю.И. Хлопкова, В.А. Жарова, С.Л. Горелова «Ренормгрупповые методы описания турбулентных движений несжимаемой жидкости». В  книге дан обзор результатов разработки и применения ряда методов, номинированных как ренормгрупповые, к конструированию моделей турбулентных течений несжимаемой жидкости как в однородном и изотропном случае, так и в случае сильной анизотропии и неоднородности. Книга основана на изучении нескольких сотен оригинальных  работ и посвящена изложению, по большому счету, трем подсеточным моделям турбулентности, которые широко используются в современной практической деятельности различных специалистов-аэродинамиков. К настоящему времени подготовлен к изданию курс лекций по теории турбулентности, прочитанный на ФАЛТ профессором В.Н. Жигулёвым, где проблемы турбулентности рассматриваются на кинетическом уровне.

В дальнейшем предполагается провести обзор и анализ современных численных схем, применяемых при моделировании сложных нестационарных течений жидкости и газа. Таков общий план работ создания научной базы-путеводителя по работам в области турбулентности. Необходимо отметить, что работа по созданию такого путеводителя чрезвычайно трудоемка. К настоящему времени в проекте фигурирует более тысячи ссылок. И сложности связаны не только с поиском статей, их анализом, классификацией, подготовкой к изданию, поиску финансирования.

В этой связи характерна история создания обзора «Ренормгрупповые методы описания турбулентных движений несжимаемой жидкости».  Книга была подготовлена к изданию ещё в 1999 году. Материал к ней собирался в период, когда в стране происходили сложные политико-экономические процессы, что сильно затрудняло сбор исходной информации.

Тем не менее по числу содержательных ссылок (около 600) обзор, на взгляд авторов, является уникальным. Книга ожидала публикации около 7 лет. За это время появлялись новые работы, менялись локальные приоритеты, несколько раз редакцией пересматривалась структура книги и т.д. Ситуацию спасало то, что в основе методов ренормгруппы лежали фундаментальные работы Н.Н. Боголюбова, Д.В. Ширкова, Э.В. Теодоровича.

Однако такая неопределенная ситуация не могла не сказаться на окончательном варианте книги, её структуре, редакционных упущениях.  В частности, один из пунктов книги формально допускает неоднозначное толкование. Несмотря на то, что в основе обзора по ренормгруппе, как уже отмечалось, лежат многочисленные работы  Э.В. Теодоровича, ряд определяющих работ не вошел в сборник, в том числе и такая фундаментальная статья Э.В. Теодоровича «Метод ренормализационной группы в задачах механики. Прикладная математика и механика. Т.6. вып. 2, 2004».

Перечисленные выше сложности создания книги авторы не считают оправданием допущенных  погрешностей и приносят искренние извинения основоположникам применения метода ренормгруппы в сложных задачах физики и механики Д.В. Ширкову и Э.В. Теодоровичу.

Авторы проекта выражают глубокую благодарность РФФИ, стабильно поддерживающему проект, что в дальнейшем позволит исключить описанную выше ситуацию. Несмотря на то что работа по реализации проекта сложна и трудоемка, она очень интересна и полезна, поскольку позволяет специалистам, в первую очередь молодёжи, ориентироваться в безбрежном море информации. В этой связи приглашаем квалифицированных специалистов для участия в этой благородной и полезной работе.

 

            Ю.И. Хлопков,

В.А. Жаров, С.Л. Горелов

Выпуск №3(1793)-23.02.08.