Еще десять лет тому назад опубликование сборника работ, в котором были бы объединены исследования по квантовой теории поля с исследованиями по гидродинамике и статистической физике, было невозможно.
В настоящее же время методы квантовой теории поля естественно проникают в гидродинамику релятивистских систем и в статистические проблемы. Появляются и работы, в которых методы квантовой теории поля применяются к исследованию турбулентности в нерелятивистской сплошной среде.
В настоящем томе публикуются работы сотрудников Теоретического отдела ФИАН, выполненные в разное время и связанные с широким кругом проблем гидродинамики, квантовой статистики и квантовой теории полей.
Книга американского ученого Дж. Серрина, несмотря на свой малый объем, содержит не только тот материал, который обычно входит в курсы гидродинамики, но и ряд новых или необычно изложенных результатов. Особенно типичными в этом отношении являются разделы, посвященные изложению вариационных принципов, теории динамического подобия, теории тензора напряжений, обобщению теоремы Гельмгольца — Релея.
Характерными чертами книги являются четкость и последовательность изложения, предельная математическая строгость в изложении всех выводов и формул. От читателя требуется лишь известная математическая подготовка и не требуется знакомства с гидродинамикой.
Поэтому книга представляет интерес не только для специалистов в области гидродинамики (научных работников и инженеров), но и для широкого круга математиков. Она доступна студентам старших курсов.
Учебное пособие написано в соответствии с программой одноименного курса лекций, читаемых автором в Ленинградском кораблестроительном институте студентам специальности «Гидроаэродинамика».
В книге раскрывается физическая природа явления кавитации. Рассматриваются начальная стадия кавитации (пузырьчатая) и развитая кавитация. Приведены схемы изучения начальной стадии кавитации и показано исследование движения парогазового пузырька в безградиентной жидкости и вблизи твердой стенки.
Основное внимание уделено изучению развитых кавитационных течений при использовании методов нелинейной и линейной теории. Рассматривается решение задачи о несжимаемых кавитационных течениях методом потенциала ускорений. Показано, что многие задачи о стационарных и нестационарных кавитационных течениях сводятся к задаче Римана — Гильберта для полуокости и ее обобщению с помощью модуля Келлепса — Седова.
Рассматривается искусственная кавитация как метод физического моделирования явления, а также как способ изменения гидродинамических характеристик различных тел. Приведены некоторые результаты экспериментальных исследований искусственных каверн, образованных на телах простых форм.
Так как атмосфера является почти универсальным проводником звука, исследование колебаний газообразной среды всегда рассматривалось как основная проблема физической акустики; однако, за исключением нескольких особенно простых вопросов, относящихся, главным образом, к распространению звука в одном измерении, математические трудности здесь таковы, что развитие теории было очень медленным.
Даже когда теоретический результат уже получен, его часто нельзя подвергнуть экспериментальной проверке из-за отсутствия точных методов измерения интенсивности колебаний. В ряде вопросов всё, что мы можем сделать, сводится к решению задач, математически достаточно простых, чтобы допустить решение. На эти решения и на общие принципы мы должны положить, чтобы не остаться в полном неведении относительно других интересующих нас вопросов.
Со времени издания первого русского перевода «Теории звука» Джона Вильяма Стретта (лорда Рэлея), (1842—1919) прошло немного более десяти лет. За этот небольшой срок литература по колебаниям чрезвычайно разрослась. Но годы научного прогресса не старят «Теории звука».
Эта книга, как и большинство трудов Рэлея, принадлежит к тем классическим произведениям, которые навсегда сохраняют свое значение. К ней вновь и вновь обращаются все, работающие не только по акустике, но и в любой области физики, имеющей дело с колебаниями и волнами.
Подсекция 9.3 КНТС по механике невесомости и гравитационно-чувствительным системам была организована решением КНТС Роскосмоса и Совета по Космосу РАН в 1997 г. для рассмотрения результатов проведенных исследований, а также для экспертизы проектов космических экспериментов.
Постоянно действующий межотраслевой семинар с таким же названием, являющийся ее рабочим органом и ведущий повседневную работу, был организован с самого начала работы подсекции и поддерживался активным участием представителей академических институтов – Учреждений Российской академии наук, Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, Института прикладной математики им. М.В. Келдыша, Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова и др., а также отраслевых институтов – ЦНИИмаш, Исследовательского центра им. М.В. Келдыша Роскосмоса и Конструкторского бюро РКК “Энергия”.
В связи с 10-летием работы по механике невесомости и гравитационно-чувствительным системам в рамках подсекции 9.3 КНТС Роскосмоса 26 ноября 2007 г. проведено расширенное однодневное заседание семинара.
В монографии рассмотрены основные задачи классической акустики. Трактовка вопросов, разбираемых в книге, — математическая.
Хотя развитие акустики в последние десятилетия выдвинуло целые новые области, почти или совсем не затронутые в этой книге, но то, что в ней имеется, не требует переработки. Книгу можно отнести к числу классических, которые будут читаться наряду с новыми и новейшими книгами, посвященными тому же вопросу.
Быстрое развитие теории пограничного слоя, особенно в связи с новыми задачами аэродинамики и термодинамики газа при больших скоростях и высоких температурах, делает в настоящее время составление сравнительно краткого руководства в этой области крайне затруднительным.
Вот почему, представляя себе фундаментальное значение классических методов расчета ламинарного пограничного слоя для решения новых задач теории пограничного слоя, мы удовлетворялись пока изложением теории ламинарного пограничного слоя и, кроме того, опустили некоторые специальные вопросы этой теории, как, например, пограничный слой на пористой поверхности при наличии поддува или отсоса.
Что касается вопросов устойчивости движения жидкости и газа в ламинарном пограничном слое, то он в будущих тесно связан с теорией перехода ламинарного движения в турбулентное, естественно, может и должен быть отнесен к теории турбулентного пограничного слоя, изложению которой автор надеется посвятить в дальнейшие специальные книги.
Такой выбор содержания настоящей книги позволяет, с одной стороны, глубже и систематичнее остановиться на наиболее фундаментальных вопросах теории ламинарного пограничного слоя, а с другой — осветить и ряд новых задач этой теории.
Математическая теория фигур равновесия вращающихся жидких тел является классическим разделом теоретической механики и астрономии (небесной механики), издавна привлекающим к себе особое внимание теоретиков.
Объясняется это, прежде всего, чрезвычайной важностью этой теории для вполне конкретных приложений, а именно для построения теории фигур небесных тел и подотдела этой теории — теории фигуры Земли.
С другой стороны, внимание исследователей привлекается необыкновенной трудностью математической стороны задачи, связанной с исследованием нелинейных интегральных уравнений, и необычайно интересными существующими на этом пути оценками и увлекательной конструкцией практически интересных самих решений.
Книга представляет собой сборник статей, написанных известными зарубежными физиками и математиками по материалам семинаров, проведенных в Корнеллском университете (США).
Статьи содержат доступное изложение идей, лежащих в основе ряда новых направлений в теории нелинейных волн, которая привлекает сейчас большое внимание специалистов самого различного профиля. Большинство глав сборника написаны инициаторами и активными участниками соответствующих исследований, в число которых входят видные американские ученые.
Все первые главы носят вводный характер, что помогает неподготовленному читателю войти в мир идей, обсуждаемых в книге. Полезна широкому кругу специалистов по гидродинамике, физике плазмы, радио-физике и другим разделам физических наук, а также аспирантам и студентам старших курсов физико-математических специальностей.
