Гидроаэромеханика

Сыеклык һәм газларның хәрәкәтен, шулай ук аларның каты җисемнәр белән үзара тәэсир итешүен өйрәнә.

Гидроаэромеханика барлыкка килгән көннән аның төп тикшерү объекты – әйләнә-тирә мохит (су, һава) белән андагы хәрәкәтләнүче яки хәрәкәтсез җисемнең үзара тәэсир итешүе.

Архимед (б.э.к. III йөз) – гидростатиканың төп законын ачып һәм сыеклыкларның тигезләнеш теориясен төзеп, гидроаэромеханикага мөһим өлеш керткән беренче галим.

Гидроаэромеханика үсешендәге икенче этап Яңарыш чорына (XVI–XVII йөзләр) туры килә.

Леонардо да Винчи сыеклык яки газда җисемнәр хәрәкәтен өйрәнүгә беренче мөһим адым ясый.

Б.Паскаль ике элементар сыеклык күләме орынган өслеккә перпендикуляр көчне (басымны) тикшергәндә сыеклыкның шул ноктасында басымның һәр юнәлештә бер үк көч белән тәэсир итүен исбатлый.

Инглиз галиме И.Ньютон каршылык законына беренче теоретик билгеләмә бирә, динамиканың төп законнарын һәм тигезләмәләрен исбатлап, гидроаэромеханиканың сыеклык һәм газларның аерым мәсьәләләрен өйрәнүдән гомуми законнарын тикшеренүгә күчү юлын ача.

Теоретик гидродинамикага нигез салучылар Л.Эйлер белән Д.Бернулли сыеклыклар агымын тикшергәндә механика законнарын кулланалар. Л.Эйлер «идеаль» дип аталган, ягъни үзле булмаган сыеклык хәрәкәтенең төп тигезләмәләрен беренче булып чыгара.

XIX йөздә гидроаэромеханиканың төп казанышы – үзле сыеклык хәрәкәтен тикшерүгә күчү, бу ихтыяҗны исә гидравлика, гидротехника һәм машиналар төзелеше үсеше тудыра (машиналарның ышкылучан өлешләрен майлау). Тәҗрибә күрсәткәнчә, җисемнәрнең хәрәкәт тизлеге кечкенә булганда каршылык, башлыча, үзлелеккә бәйле була. Сыеклык торба һәм каналларда хәрәкәт иткәндә дә шулай.

XX йөз башында авиация барлыкка килү гидроаэромеханикадагы гомуми теоретик һәм инженерлык тикшеренүләренең бик тиз якынаюына китерә, ә аның формалашуы техниканың мөһим мәсьәләләрен чишүдән аерылгысыз була бара.

XX йөзнең 1 нче яртысында гидроаэромеханикада ирешелгән нәтиҗәләрнең күп өлеше Н.Е.Жуковский һәм С.А.Чаплыгинның Мәскәү фәнни мәктәбе, Л.Прандтльнең Гёттинген фәнни мәктәбе (Аэродинамик тикшеренү үзәге, Гёттинген шәһәре, Германия) эшчәнлекләре белән бәйле.

Канатның күтәрү көче, канатның һәм винтның тарту көче теорияләре төзелү, очыш динамикасының күп кенә мәсьәләләрен хәл итү Н.Е.Жуковский хезмәтләренә бәйле. Ул Россиядә беренче аэродинамика лабораторияләре оештыра, С.А.Чаплыгин җитәкчелегендә сыеклык һәм газ механикасы өлкәсендә бөтендөнья үзәгенә әверелгән Үзәк аэродинамика институты ачылуның (1918 ел) башында тора. Мәскәү фәнни мәктәбе (П.А.Вальтер, В.В.Голубев, М.В.Келдыш, Н.Е.Кочин, М.А.Лаврентьев һ.б.) гидроаэромеханиканың комплекслы үзгәрешленең функцияләре теориясе кулланыла торган яссылыктагы мәсьәләләрен чишүгә мөһим өлеш кертә.

Татарстан Республикасында гидроаэромеханика өлкәсендәге төп фәнни-тикшеренү үзәкләре – Казан университеты, Казан техник университеты, РФА КГҮнең Механика һәм машиналар төзелеше институты.

Татарстан Респубикасында гидроаэромеханика өлкәсендәге эре фәнни мәктәпләр: кайтма кырый мәсьәләләр (ККМ) теориясе, җир асты гидромеханикасы, зур тизлекләр гидродинамикасы һәм аэросыгылмалылык. ККМ теориясенә (СССР да беренче) Г.Г.Тумашев (1942 ел) нигез сала.

1947 елда М.Т.Нужин аналитик функцияләр өчен ККМне гомуми рәвешкә куя. ККМ ысуллары гидротехника мәсьәләләрендә (буаларны исәпләү) һәм шартлатып чыгару теориясендә кулланыла. Р.Б.Сәлимов канат профилен яхшырту мәсьәләләрен тикшерә.

1980–1990 елларда алдан билгеләнгән сыйфатлары буенча профильне компьютерда проектлаштыруның нәтиҗәле ысуллары эшләнә (А.М.Елизаров, Н.В.Ильинский, А.В.Поташев).

Нефть сәнәгате ихтыяҗлары өчен 1950 елларда Татарстан Республикасында җир асты гидромеханикасына кагылышлы тикшеренүләр киң җәелә. Су-нефть контакты хәрәкәте теориясе төзелә (Г.Г.Тумашев, В.Л.Данилов); скважиналарны оптималь урнаштыру мәсьәләләре тикшерелә (В.Д.Чугунов); ике фазалы саркыту һәм полимер кулланып суландыруны санча исәпләүнең нәтиҗәле ысуллары үстерелә (В.Я.Булыгин, А.Н.Чекалин); нәсызыкча һәм релаксацияле саркытуга кагылышлы теоретик һәм эксперименталь тикшеренүләр үткәрелә (Н.Н.Непримеров, Ю.М.Молокович, Э.В.Скворцов); нефть катламнары һәм скважиналардагы җылылык кырлары өйрәнелә (Н.Н.Непримеров, М.А.Пудовкин, А.Н.Саламатин, В.А.Чугунов); катламнарның су үткәрүчәнлеген ачыклау ысуллары эшләнә (В.Я.Булыгин, В.Г.Голубев, М.Х.Хәйруллин, П.Г.Данилов); катламнар деформацияләренең эшкәртү күрсәткечләренә йогынтысы өйрәнелә (Р.Н.Дияшев, А.В.Костерин, Э.В.Скворцов).

Казан университеты каршындагы Математика һәм механика фәнни-тикшеренү институтында чикләре ирекле сыеклыкларны теоретик тикшеренүләр (зур тизлекләр гидродинамикасы) үстерелә (1962 елдан). Шул мәктәп кысаларында каршылыкларны кавитацияле ягалап агу схемасы (А.В.Кузнецов, А.Г.Терентьев); агымнарның төрле тулы басымнар белән тәэсирләшү теориясе төзелә (О.М.Киселёв, Д.В.Маклаков); чикләрнең тотрыклылыгын һәм резонанс күренеше мәсьәләләрен дә исәпкә алып, кавитацияле каршылык тирбәнүләре өйрәнелә (А.В.Кузнецов); сыеклыкның ирекле өслегендә нәсызыкча дулкыннар теориясе үстерелә (Д.В.Маклаков); су асты канатының ягалавы, суперкавитирлаучы винтның эше, җисемнең суга куышлык ясап бик тиз керүе тикшерелә.

1970 елларда СССР Фәннәр Академиясе Казан филиалының Физика-техника институтында, аннан соң РФА КГҮнең Механика һәм машиналар төзелеше институтында М.Ә.Илһамов җитәкчелегендә гидроаэросыгылмалылыкны өйрәнүгә караган фәнни юнәлеш формалаша (А.А.Аганин, Ш.У.Галиев, А.Н.Гыйльманов, Р.Ш.Гыймадиев, Б.В.Гулин, Р.Г.Зарипов, В.А.Иванов, Р.Н.Мифтахов, В.В.Ридель, Җ.М.Сәхәбетдинов, В.Л.Федяев, Р.Г.Якупов). Контакт өслегенең зур күчешләрен исәпкә алып, үткәрүчән һәм үткәрмәүчән тышчаларның сыеклык һәм газ белән үзара көчле тәэсирләшү теориясе үстерелә. Цилиндрик тышчаның газлы куышлыгында периодик бәрмә дулкыннар барлыкка килүе ачыклана, бу күренешнең теориясе эшләнә. Йомшак сүрүләрнең агымдагы динамик хәле тикшерелә, парашют ачылу процессы модельләштерелә. Дулкынлы йөрткечләрнең һәм перистальтик насосларның сыналма модельләре эшләнә, аларның теориясе төзелә.

Казан авиация институтында (хәзер Казан техник университеты) Н.Г.Четаев тарафыннан 1932 елда гидроаэромеханика кафедрасы оештырыла.

Г.В.Каменков Т.Карман белән Н.Е.Жуковскийның өермә эз теориясе буенча тикшеренүләрен үстерә.

С.Г.Нужин канат профилен газ агымы ягалавын исәпләүнең нәтиҗәле ысулын тәкъдим итә, канатның иң зур җәелүе винт өермәләре теорияләре буенча тикшеренүләр үткәрә.

В.Г.Павлов, К.Г.Гәрәев һәм аларның шәкертләре гидроаэромеханикада өзлексез төркемнәр теориясе ысулларын кулланалар: механик күренешләр охшашлыгы теориясен үстерәләр, чик катлам теориясе мәсьәләләрен төркемләп тикшерәләр, кайтма мәсьәләләрнең һәм алгебраик структураларның бәйләнешен билгелиләр. Шул кафедраның аэродинамик торбаларында уздырылган тәҗрибә нәтиҗәләре илебезнең әйдәп баручы авиация техникасы КБларында кулланыла.

Канатларның алгы һәм арткы кырыйлары буенча механикалаштырылган модельләре, озынайтылган һәм супертотрыклы профильле канатлар буенча алып барыла торган тикшеренүләр, шулай ук аэродинамик характеристикаларны ярымэмпирик хисаплау ысуллары Ту-204, Ту-334 самолётлары өчен очып күтәрелү һәм җиргә утыруны механикалаштыру чараларын проектлаштыруны яңа сыйфат дәрәҗәсенә күтәрергә, проектлаштыру вакытын һәм икътисади чыганакларны кыскартырга мөмкинлек бирә.

1970 елларның 2 нче яртысыннан Казан университетында О.М.Киселёв белән Л.М.Котляр җитәкчелегендә, үтәли агымлы газодинамик лазерларга (ГДЛ) бәйләп, нурланучы газ һәм плазманың тигезсез агымы тикшерелә. Лаваль соплосы буенча тавыштан күпкә тизрәк аккан газның тигезсез тирбәнешен чик катламны исәпкә алып хисаплау ысулы эшләнә. Чыгучы агымы тигез булган сопло кисемен хисаплауның вариатив ысулы тәкъдим ителә. ГДЛларны хисаплау өчен гамәли программалар пакеты булдырыла, газлы лазерларның башка типлары тикшерелә. Газ бушанулы лазерның якынча моделе тәкъдим ителә һәм аның параметрларын оптимальләштерү мәсьәләләре чишелә. Пыскулы бушануны хисаплауның нәтиҗәле ысулы эшләнә, аның төзелеше өйрәнелә.

Технологиядә җылылык-масса күчеше процессларын тикшергәндә гидроаэромеханика ысуллары зур әһәмияткә ия. Бу юнәлештә Казан технологик университетында (С.Г.Дьяконов, Ф.Ә.Гарифуллин, Н.Х.Зиннәтуллин һ.б.) һәм РФА КГҮнең Механика һәм машиналар төзелеше институтында (Д.Ә.Гобәйдуллин, А.Б.Мазо, В.Л.Федяев) мөһим нәтиҗәләр алына. Катлаулы җылылык-масса алмашу процессларының декомпозиция принциплары, күп фазалы агымнарны, шулай ук нәсызыкча үзле һәм үзле-сыгылмалы мохитне хисаплау ысуллары эшләнә; реологик катлаулы системаларда җылылык конвекциясе тикшерелә.

История механики. М., 1972;

Очерки истории НИИ математики и механики имени Н.Г.Чеботарёва. Казань, 1989;

Механико-математический факультет Казанского университета: Очерки истории. Казань, 2000;

БСЭ. 3 изд. М., 1971;Т. 6;

Физический энциклопедический словарь. М., 1983.

Автор – А.В.Костерин