ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

Вычислительная гидромеханика — быстро развивающееся направление механики жидкости и газа. Данная книга является монографией учебного типа, в которой обобщается опыт применения современных конечно-разностных методов решения задач гидродинамики и теплопередачи. Она написана известными учеными, работающими в области теоретической и прикладной газовой динамики и аэрокосмической техники.

В части 1 книги изложены основы конечно-разностных методов и описаны наиболее распространенные разностные схемы решения уравнений в частных производных. При постановке начальных и граничных условий задач учитывается ориентация характеристик исходной системы уравнений. Рассмотрены маршевые (или эволюционные) задачи, решение которых находится последовательным продвижением в направлении маршевой переменной. В нестационарных течениях газа такой переменной служит время, а в стационарных сверхзвуковых течениях — пространственная координата, проекция скорости на которую оказывается сверхзвуковой. Приведены неявные разностные схемы, основанные на расщеплении матриц коэффициентов конвективных операторов уравнений на верхнюю и нижнюю треугольные матрицы и схемы расщепления для многомерных задач. Выполнен анализ соответствия исходного уравнения в частных производных с дифференциальным приближением его разностного уравнения.

В части 2 книги наряду с исходными уравнениями течения невязкого и вязкого газа дано описание математических моделей турбулентности в объеме, необходимом для решения прикладных задач. Для течения невязкого газа рассмотрены различные схемы сквозного счета и схемы, предусматривающие явное построение скачков уплотнения. Для уравнений «погранслойного» типа описаны различные способы линеаризации и приведены разностные схемы расчета трехмерного пограничного слоя. Представляет интерес изложение обратного метода, применяемого для расчета отрывных течений с тонкими рециркуляционными областями.

Для трехмерных уравнений Навье — Стокса в газе описаны наиболее распространенные в зарубежных работах схемы: явная двухшаговая схема Мак-Кормака, имеющая ограничение на шаг интегрирования и поэтому требующая при решении стационарных задач методом установления больших затрат времени счета на ЭВМ, и его же неявная схема, устраняющая ограничение на шаг по времени, а также неявная схема Бима — Уорминга, в которой применена линеаризация конвективных и вязких членов.

Большое внимание уделено построению разностных сеток для областей сложной формы с отображением области течения в физической плоскости в простую каноническую область, покрытую ортогональной сеткой. Рассмотрены сетки, адаптированные к скачку уплотнения и благодаря этому существенно повышающие точность решения.

Книга написана на высоком научном уровне. Приведенные в ней примеры отражают состояние вычислительной гидродинамики последнего десятилетия и представляют интерес для специалистов, занимающихся ее применением к объектам аэрокосмической техники и энергомашиностроения, а также к другим приложениям. Большая часть примеров посвящена газодинамическим задачам.

В список дополнительной литературы, включенный в русское издание, вошли монографии по теоретической гидродинамике [1, 5, 16, 18, 19, 30, 36], теплообмену [22] и методам вычислений отечественных авторов [7, 8, 13, 20, 25, 28, 33, 38, 40], а также отдельные переведенные на русский язык монографии зарубежных авторов [23, 29, 34, 35, 39]. Среди последних отметим монографию П. Роуча «Вычислительная гидродинамика» (М.: Мир, 1980), которая по тематике близка данной, но отражает мировой уровень развития вычислительной гидромеханики двадцатилетней давности. В последнее время в зарубежной литературе появились работы по многосеточным подходам, расчету пространственных отрывных течений, расчету турбулентных течений с низкими числами Рейнольдса. Ряд таких работ, также попавших в этот список, переведен в журнале «Аэрокосмическая техника» [10, 21, 26]. Наконец, хотелось бы отметить, что вне поля зрения авторов предлагаемой книги оказалась «распадная» схема С. К. Годунова и ее явные и неявные модификации повышенной точности, с которой читатель может ознакомиться в работах [2, 3, 4, 6, 11, 12, 14, 15, 17, 27,31, 32].

Книга будет полезна многим научным работникам и инженерам, а также аспирантам и студентам вузов.

Работа над переводом была распределена следующим образом: предисловие, гл. 1—4, 7 и приложения перевел Е. Ю. Шальман, а гл. 5, 6, 8—10 — С. В. Сенин. Русское издание выходит по заказу ЦИАМ им, П. И. Баранова.

А. Н. Крайко
Г. Л. Подвидз

Назад, на страницу описания