Лаборатория общей аэродинамики

Существует с момента основания НИИ механики МГУ. В настоящее время насчитывает 12 сотрудников: 6 научных работников и 6 человек инженерного состава.

1959

Лаборатория общей аэродинамики образована при создании института в составе Отдела общей аэродинамики с целью исследо­вания аэродинамики летательных аппаратов и плохообтекаемых тел - зданий, городских застроек, антенных сооружений, в том числе вращающихся конструкций, рельефов местностей и т.п. Руководил всеми этими работами первый заведующий лабораторией доктор технических наук С.М. Горлин. Общее научное руководство осуществлял академик Г.И. Петров – заведующий кафедрой аэромеханики и газовой динамики механико-математического факультета МГУ. По его предложению в Лаборатории общей аэродинамики помимо традиционных аэродинамических исследований проводились также фундаментальные теоретические и экспериментальные работы, связанные с проблемами гидродинамической устойчивости, явлением ламинарно-турбулентного перехода и рядом других вопросов.

В Лаборатории общей аэродинамики был создан комплекс аэродинамических установок, позволяющих проводить исследования аэродинамических характеристик и обтекания тел разнообразной формы в весьма широком диапазоне чисел Рейнольдса, начальной турбулентности набегающего потока, ориентации тел и др. [1]. При разработке и создании аэродинамических установок использовался передовой опыт и достижения ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского. В процессе эксплуатации аэродинамические комплексы непрерывно совершенствовались, экспериментальные установки модернизировались, оснащались приборным оборудованием, разрабатывались и внедрялись новые методы исследований, измерительные системы с автоматизацией сбора и обработки результатов измерений.

  1. Горлин С.М. Экспериментальная аэромеханика М.: Высшая школа, 1970. - 423с.

1987

После ликвидации Лаборатории газовой динамики, в Лабораторию общей аэродинамики была переведена группа газовой динамики под руководством профессора В.П. Стулова. С момента образования Лаборатории газовой динамики в 1965 г. в ней велись обширные исследования по аэродинамике больших скоростей. Эти работы в значительной степени обеспечили высокий уровень современных знаний в данной области механики в стране. Они применялись в теоретико–расчетном обеспечении программы космических исследований Советского Союза. Научное руководство Лабораторией газовой динамики в 60-е – 70-е годы осуществляли академик Г.И. Петров и профессор, лауреат Ленинской премии Г.Ф. Теленин. В группе газовой динамики проведен также обширный объем работ по теоретическому исследованию метеорных явлений [1]. Решена задача определения физических свойств метеорных тел по характеристикам наблюдаемой траектории [2]. Разработана газодинамическая модель Тунгусского явления 1908 г. [3]. В 1995 г. издана монография «Аэродинамика болидов» [4].

  1. Петров Г.И., Стулов В.П. Движение больших тел в атмосферах планет. Космические исследования, 1975, том 13, № 4, с. 587-587.
  2. Кулаков А.Л., Стулов В.П. Определение параметров метеорных тел по данным наблюдений. Астрономический вестник. Исследования солнечной системы, 1992, том 26, № 5, с. 67-67.
  3. Stulov V.P. Gasdynamical model of the tunguska fall. Planetary and Space Science, 1998, том 46, № 2-3, с. 253-260.
  4. Стулов В.П., Мирский В.Н., Вислый А.И. Аэродинамика болидов М.: Наука. Физматлит, 1995. — 240 с.

2003

В начале 2000-х годов ведущим научным сотрудником лаборатории А.Н. Прокуниным было экспериментально обнаружено интересное явление микрокавитации, возникающей при предельно низких значениях числа Рейнольдса [1,2]. Это открытие инициировало волну исследований во всем мире. Сотрудниками лаборатории В.М. Чернявским и А.А. Монаховым определены условия возникновения кавитации в узком зазоре при движении цилиндрического тела вблизи стенки. Показана возможность возникновения микронных газовых пузырьков при движении границы раздела двух несмешивающихся жидкостей [3]. Проведена серия экспериментальных исследований по электризации и свечению жидкости в тонких диэлектрических каналах. Показано, в частности, что свечение жидкости при кавитации связано с микроразрядами в кавитационных пузырьках [4].

  1. Прокунин А.Н. Об одном парадоксе при движении твердой частицы вдоль стенки в жидкости. Изв. РАН. МЖГ. 2003. № 3. С. 107-122.
  2. Прокунин А. Н. О микрокавитации при медленном движении твердой сферической частицы вдоль стенки в жидкости. Изв. РАН. МЖГ. 2004. № 5. С. 110-118.
  3. Monakhov A.A., Chernyaski V.M., Shtemler Yu. Bounds of cavitation inception in creeping flow between eccentric cylinders rotating a small minimum gap. Physics of Fluids, 2013, 25, № 9, p. 093102-1-093102-7.
  4. Герценштейн С.Я., Монахов А.А. Электризация и свечение жидкости в коаксиальном канале с диэлектрическими стенками. Изв. РАН МЖГ, 2009, № 3, с. 114-119.

Наши дни

Инициированное академиком Г.И. Петровым научное направление исследования турбулентных течений продолжается в наши дни сотрудниками лаборатории под руководством д.ф.-м.н. Н.В. Никитина в рамках приоритетного научного направления «Устойчивость гидродинамических течений и турбулентность». Основной подход – прямое численное моделирование, основанное на численном решении полных уравнений Навье-Стокса. Такой подход не требует какой-либо априорной информации об исследуемом течении, не использует модельных допущений или подгоночных коэффициентов. Нестационарное турбулентное поле течения рассчитывается в полном своем представлении, включая мельчайшие детали (см. рисунок).

Из рассчитанных полей может быть извлечена любая интересующая информация в процессе последующей обработки. Вычислительный эксперимент за последние годы добился статуса равноправного инструмента исследования турбулентных течений наравне с более традиционным лабораторным экспериментом. Востребованность вычислительных подходов многократно возросла с введением в МГУ многопроцессорных компьютерных систем «Чебышев» и «Ломоносов». В лаборатории разработана линейка методов [1,2], позволившая провести исследования переходных и турбулентных дозвуковых течений в широком диапазоне чисел Рейнольдса, выявлены ранее неизвестные свойства турбулентных течений [3-6], определены механизмы самоподдержания турбулентности [7]. Наряду с исследованием конкретных течений проводится работа по освоению передовых вычислительных подходов [8], по внедрению новейших средств многопроцессорных технологий [9].

  1. Никитин Н.В. Спектрально-конечно-разностный метод расчета турбулентных течений несжимаемой жидкости в трубах и каналах. ЖВМ и МФ, 1994, Т. 34, №. 6, с.909-925.
  2. Nikitin N. Finite-difference method for incompressible Navier-Stokes equations in arbitrary orthogonal curvilinear coordinates. Journal of Computational Physics, 2006, 217(2), 759-781.
  3. Nikitin N. Spatial periodicity of spatially evolving turbulent flow caused by inflow boundary condition. Physics of Fluids, 19(9), 091703-4, 2007.
  4. Nikitin N. On the rate of spatial predictability in near-wall turbulence. Journal of Fluid Mechanics, 614, 495-507, 2008.
  5. Nikitin N. Four-dimensional turbulence in a plane channel. Journal of Fluid Mechanics, 680, 67-79, 2011.
  6. Nikitin N. Characteristics of the leading Lyapunov vector in a turbulent channel flow. Journal of Fluid Mechanics, 849, 942-967, 2018.
  7. Никитин Н.В., Пиманов В.О. О поддержании колебаний в локализованных турбулентных структурах в трубах. Изв. РАН МЖГ, 2018, №1, с.68-76.
  8. Nikitin N.V., Nicoud F., Wasistho B., Squires K.D., Spalart P.R. An approach to wall modeling in large-eddy simulations. Physics of Fluids 2000, V.12, №.7, p.1629-1632. DOI
  9. Krasnopolsky B. An Approach for Accelerating Incompressible Turbulent Flow Simulations Based on Simultaneous Modelling of Multiple Ensembles. Computer Physics Communications, 2018, 229, p. 8-19. DOI

В разные годы лабораторией руководили

1959

Самуил Матусович
Горлин
21.12.1913 - 9.02.1978

С 1930 г. работал в ЦАГИ, в 1937 г. с отличием окончил МАИ. С 1953 года работал в МГУ. В 1960 году возглавил отдел аэромеханики недавно созданного Института механики МГУ. Доктор технических наук (1968).

1978

Герман Евгеньевич
Худяков
29.07.1929 - 27.07.2015

Выпускник Московского физико-технического института (1954 г.). В НИИ механики работал с момента организации института. Имел степень кандидата технических наук, лауреат премии Совета Министров СССР (1985). Награжден орденом Трудового Красного знамени.

1993

Семен Яковлевич
Герценштейн
29.11.1941 - 15.03.2009

В 1964 году окончил механико-математический факультет МГУ, доктор физико-математических наук (1989), профессор, академик РАЕН; специалист в области теории гидродинамической устойчивости и турбулентности; один из "пионеров" новых воззрений на природу турбулентности. Организатор Международной конференции «Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность» (1976).

2009

Николай Васильевич
Никитин
род. 09.08.1957

В 1979 году окончил механико-математический факультет МГУ, доктор физико-математических наук (1998). Специалист в области теории гидродинамической устойчивости и турбулентности, прямого численного моделирования турбулентных течений.