Модели возмущений в физике

Современные задачи газовой динамики, с которыми имеет дело авиация и автомобильный дизайн, в основном связаны со сложными нестационарными течениями. В таких процессах присутствуют вихри, колебания и другие структуры, могут возникать различные режимы поведения системы и, как правило, сочетаются физические явления разных масштабов. Однако уровень развития вычислительных средств еще долго не позволит решать такие задачи на основе полных систем уравнений газовой динамики. Требуются спе¬циальные подходы, история которых насчитывает около ста лет. Все рассматриваемые модели основаны на разделении физических величин на основную (фоновую) составляющую и возмущения. Акустика изучает распространение малых механических возмущений в среде. В последнее время активно развивается нелинейная акустика, но ряд проблем, — например, описание генерации звука течением — остаются нерешенными по сей день. Еще больше трудностей вызывает моделирование турбулентности — хаотических вихреобразных колебаний жидкости или газа, которые в ряде задач определяют характер основного течения. Данные модели широко используются в инженерных расчетах, но, несмотря на это, не являются универсальными, а порой они даже спорны и противоречивы. В курсе проводится классификация моделей, обсуж¬даются вопросы их математической корректности и рамки физической примени¬мости. Проблемы рассматриваются на примере классической гидро- и газовой динамики. Рассматриваемые в курсе методы актуальны при решении ряда прикладных проблем. Как акустика, так и турбулентность играют существенную роль в процессе полета самолета. Они могут вызывать неустойчивость движения и разрушение конструкции летательного аппарата, что крайне важно в вопросах безопасности полетов. Злободневны также проблемы экологии, связанные с шумом внутри транспортного средства (воздушного или наземного) и во внешней среде. Область приложения методов стремительно расширяется на другие отрасли естествознания и социальных наук.