Жизнь, отданная науке (биографический очерк С.С.Кутателадзе) (1996)
 Навигация
 
 

Кутателадзе С.С.




     *библиография + база данных
     *жизнь и деятельность
     *избранные труды



Научные школы ННЦ
 
ЖИЗНЬ, ОТДАННАЯ НАУКЕ (БИОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК) *
 

Самсон Семенович Кутателадзе родился 18 июля 1914 г. в Санкт-Петербурге. В своей автобиографии он указывает, что его отец Семен Самсонович - из дворян, до Октябрьской революции - студент Петроградского университета, офицер; мать Александра Владимировна - из мещан. С четырехлетнего возраста мальчик воспитывался без отца, до 1922 г. жил с матерью в Грузии, затем в Ленинграде. Поскольку семья жила трудно (мать работала медсестрой), он сразу же после окончания восьми классов средней школы N 193 в Ленинграде пошел работать подручным слесаря на завод "Химгаз". В апреле 1931 г. С.С.Кутателадзе поступил в Ленинградский энерготехникум при Ленинградском областном теплотехническом институте (затем Центральном котлотурбинном институте) сразу на второй курс и одновременно стал работать практикантом в ЛОТИ. Насколько можно судить по публикациям и другим документам, научная деятельность Самсона Семеновича началась сразу же с начала его работы в институте, т.е. в возрасте 17 лет. В ЦКТИ С.С.Кутателадзе работал до 1958 г.

В 1933 г. он предложил методику изучения тепловых характеристик подземных теплопроводов на маломасштабных физических моделях. Это была актуальная физико-техническая проблема, связанная с началом строительства в городах страны крупных теплофикационных систем. Первые результаты этих исследований были опубликованы в 1934 г., а в обобщенном виде были изложены на первом совещании по моделированию тепловых устройств, проведенном Отделением технических наук АН СССР в 1938 г. В эти же годы С.С.Кутателадзе проводил теплотехнические испытания и усовершенствование системы теплоснабжения и почвенного обогрева одного из первых в стране крупных тепличных комбинатов, где использовались вторичные энергетические ресурсы.

В 1935 г. он предложил физическую модель турбулентного свободного течения у твердой поверхности; в этой модели впервые были введены понятия о вязком подслое с собственным значением числа Рейнольдса и струйном течении во внешней области потока. Эти новые представления стали общепринятыми после их экспериментального подтверждения советскими и зарубежными исследователями в шестидесятых годах.

Всесоюзную известность молодому исследователю принесли работы довоенных лет по теплообмену при фазовых переходах. Принципиальная трудность этой проблемы заключалась в неопределенности условий энергетического и механического взаимодействия фаз, когда их взаиморасположение и структура являются переменными в пространстве и времени (пузыри пара в кипящей жидкости, капли и струи при дроблении жидкости в потоке газа, возникновение шуги при льдообразовании и т. п.). В 1936 г. им впервые были сформулированы условия термогидродинамического подобия таких процессов и введен критерий подобия при фазовых переходах, носящий теперь его имя. Этот фундаментальный критерий представляет собой отношение теплоты фазового перехода (или, в общем случае, любого физико-химического превращения) к дефекту или избытку энтальпии одной из фаз (компонентов) по сравнению с энтальпией насыщения.

Предложенная им методология вывода безразмерных параметров подобия из уравнений, написанных отдельно для каждой из фаз, и условий взаимодействия на границе разных фаз стала классической.

Результаты цикла экспериментальных работ по исследованию теплообмена при конденсации, кипении, затвердевании, барботаже (проводившихся совместно с А.Н.Шренцелем, Л.М.Зысиной-Моложен, А.А.Коровиной, В.А.Зысиным) и новая методология обобщения опытных данных были изложены в монографии "Основы теории теплообмена при изменении агрегатного состояния вещества". Сформулированные в ней идеи нашли широкое признание и вошли в учебные курсы. Принципиальное значение имели впервые экспериментально установленные факты: существование квазиавтомодельной области теплообмена при пленочной конденсации пара, практическая независимость интенсивности теплоотдачи при пленочной конденсации на горизонтальных пакетах труб от числа их рядов при одинаковой суммарной генерации конденсата, уменьшение скорости роста паровых пузырей на центрах генерации с ростом давления насыщения.

Работа С.С.Кутателадзе "Основы теории теплопередачи при изменении агрегатного состояния" в июне 1938 г. решением Академической комиссии Всесоюзного комитета по соревнованию молодых научных работников (председатель -член-корр. АН СССР М.А.Шателен, зам. председателя - член-корр. АН СССР М.В.Кирпичев, члены комиссии - академики К.И. Шенфер, А.А.Чернышев, член-корр. А.А.Круг, А.В.Чернышев) была признана чрезвычайно оригинальной и ценной. В протоколе комиссии сказано: "Работа затрагивает новый вопрос, мало изученный в СССР и имеющий весьма актуальное значение для промышленности. Заслуживает оценки как исключительно выдающаяся кандидатская работа".

Можно видеть, что уже в молодые годы Самсон Семенович уделял большое внимание публикациям своих работ. Достаточно сказать, что из первых 40 работ были опубликованы 25. Уже упоминавшаяся первая монография вышла в свет в 1939 г., когда ее автору было 25 лет. Эта работа, как и многие последующие работы Самсона Семеновича, ознаменовала настоящий прорыв в мировой науке - ничего подобного в ней тогда не было. Здесь ярко проявилась замечательная особенность С.С.Кутателадзе как исследователя, умение предвидеть потребности науки и практики завтрашнего дня, гениальная способность выбрать такое направление исследований, которое сегодня мало кого интересует, но от которого завтра может зависеть научно-производственный потенциал государства. В этом отношении Кутателадзе-теплофизика можно сравнить с такими физиками-ядерщиками, как Бор, Курчатов, Гамов, чьи работы 20-30-х годов казались неким удовлетворением научного любопытства, но уже в 40-е годы плоды их деятельности повлияли на судьбы человечества. Действительно, теплообмен при кипении, кризисы кипения и в особенности их теория в 30-е годы многим казались мало актуальными вопросами: коэффициенты теплоотдачи при пузырьковом кипении весьма высоки и ошибки в их расчете несущественны для прогнозирования температуры поверхности нагрева, а предельные (критические) тепловые нагрузки при кипении обычно не достигались. Мало кто понимал, что нужды новой техники, главным образом атомной энергетики и систем охлаждения ракетных двигателей, заставят изучать эти вопросы очень подробно, а также искать пути избежания кризисов кипения за счет интенсификации теплообмена.

Работы молодого Кутателадзе дали основу понимания природы кризиса. Здесь проявилась другая яркая грань его таланта - умение "вылавливать" главные факторы, управляющие процессом, на основе корректной постановки задачи в общем виде. Теория моделирования и теория подобия были инструментом, которым Самсон Семенович владел блестяще. Этот путь был во многих случаях единственно возможным, ибо дифференциальные уравнения и граничные условия, которые входят в нашедший сейчас хождение термин "замыкающие соотношения", для двухфазных потоков невозможно было не только решить, но даже и записать в замкнутом виде. Поэтому при поиске обобщающих соотношений Самсону Семеновичу приходилось постоянно обращаться к опытным данным, а также привлекать собственные гипотезы. В результате родилась знаменитая модель гидродинамической устойчивости двухфазного пограничного слоя, позволившая сформулировать широко применяемый критерий устойчивости. Этот критерий вошел в литературу по кризисам кипения, по барботажу, уносу влаги в сепарационных устройствах и т.п. Не случайно эта находка Самсона Семеновича была поставлена авторами фундаментального обзора, опубликованного в "Трудах общества инженеров-механиков" (США), в один ряд с уравнениями Рейнольдса для турбулентного течения и гипотезой пограничного слоя Прандтля. Здесь мы наблюдаем пример великой научной интуиции исследователя, роль которой в отечественной науке всегда была значительна и которая часто недооценивается при анализе научных достижений.

Поражает тот факт, что подобные достижения в науке совершил не только совсем молодой человек, но к тому же не имевший тогда высшего образования. Ознакомление с биографией С.С.Кутателадзе многое объясняет в этом отношении. Во-первых, он всегда много работал сам. Даже в годы Великой Отечественной войны, будучи в армии, он находил возможность для занятий физикой и математикой, работал над рукописями книг и статей. Во-вторых, его научные инициативы поддерживались рядом крупных ученых того времени, таких как В.Н.Шретер, М.В.Кирпичев, А.А.Гухман, М.А.Стырикович. В-третьих, молодой С.С.Кутателадзе сумел окружить себя группой таких же молодых энтузиастов-комсомольцев, которые вместе работали, обсуждали результаты своих исследований, вместе проводили свободное время. О работе комсомольского научного кружка в ЦКТИ пишут в своих воспоминаниях в настоящем сборнике Л.М.Зысина, Л. С. Шумская и др.

До Великой Отечественной войны С.С.Кутателадзе были начаты прикладные исследования для нужд отечественного турбостроения. На ленинградском Кировском заводе в 1938-1940 гг. по его предложению были созданы крупномасштабные тепловые стенды. Эти работы были возобновлены и развиты в послевоенные годы.

Война прервала научную деятельность С.С.Кутателадзе. С января 1941 г. по август 1945 г. Самсон Семенович находился в рядах Советской Армии, воевал на Карельском фронте, был ранен. После окончания войны он вернулся в Центральный котлотурбинный институт, где работал сначала в физико-техническом отделе а затем с сентября 1946 г. в так называемой лаборатории транспортных установок (ЛТУ), прообразе отдела атомной энергетики.

В октябре 1950 г. после трехлетнего обучения в Заочном индустриальном институте (ныне Северо-Западный заочный политехнический институт) С.С.Кутателадзе получает диплом инженера-теплотехника с отличием, и в том же году (25 декабря) он защищает кандидатскую диссертацию в ЦКТИ. Диссертация была готова в 1946 г. И уже тогда все понимали, что он был сложившимся ученым, находившимся по своему уровню значительно выше многих кандидатов и докторов наук, но диплом инженера был необходим для представления диссертации к защите.

11 сентября 1951 г. приказом Министерства тяжелого машиностроения С.С.Кутателадзе был утвержден в должности заведующего специальной лабораторией бюро 1 ЦКТИ (бюро 1 - это часть отдела атомной энергетики). С этого же месяца началась его педагогическая деятельность в Военно-морской академии им. А.Н.Крылова.

"Специальная" лаборатория в "специальной" терминологии того времени означала теплофизическую лабораторию атомного профиля. В ней совместно с В.М.Боришанским, Л.Л.Шнейдерманом, Н.И.Иващенко, Э.В.Фирсовой, А.А.Андреевским, Е.Д.Федоровичем и другими сотрудниками были начаты работы по жидкометаллическим теплоносителям для судовых и стационарных ядерных реакторов. Многие направления этого раздела теплофизики были начаты именно в ЦКТИ: расчет теплообмена при обтекании пластины, гидравлика жидких металлов, проблема так называемого термического контактного сопротивления, поиск и уточнение экспериментальных зависимостей для теплоотдачи в пучках стержней. Весьма важно, что С.С.Кутателадзе сразу же дал теоретическое объяснение особенностям теплообмена в жидких металлах и, прежде всего, преобладающей роли молекулярного переноса тепла не только в ламинарном подслое (как у "обычных" сред с числом Прандтля Pr ≥1, но и в ядре потока. Это позволяло упростить решение задачи о теплообмене, исключив необходимость привлечения гипотез о турбулентном переносе тепла, и получить одно из самых изящных в теории теплообмена решений для числа Нуссельта при течении жидкого металла в круглой трубе на основе решения интеграла Лайона.

Этот цикл исследований был подытожен в 1958 г. первой отечественной монографией о жидкометаллических теплоносителях, написанной им совместно с В.М.Боришанским, И.И.Новиковым и О.С.Федынским, и в докладе на II Женевской международной конференции по мирному использованию атомной энергии.

Кандидатская диссертация Самсона Семеновича была посвящена кризису кипения при свободной конвекции жидкости, а докторская (защищена в Московском энергетическом институте 31 октября 1952 г.) - есть итог его научного поиска на пути исследований теплообмена в двухфазных средах.

В июле 1952 г. С.С.Кутателадзе был утвержден в ученом звании старшего научного сотрудника по специальности "физическая теплотехника", в октябре 1954 г. в ученом звании профессора по этой же специальности.

В 1954 г. появилась монография "Основы теории теплообмена", базой для написания которой послужил курс лекций в Академии им. А.Н.Крылова. Впоследствии эта монография вышла четырьмя изданиями в СССР и двумя в Англии и США. С этого же времени (лето 1954 г.) С.С.Кутателадзе возвращается в физико-технический отдел ЦКТИ, но уже в роли его начальника, продолжая работу в лаборатории жидких металлов отдела атомной энергетики, руководимой В.М.Боришанским.

Весьма плодотворным для Самсона Семеновича был 1958 т., когда помимо уже упомянутой монографии "Жидкометаллическйе теплоносители" вышла его книга "Гидравлика газожидкостных систем" (в соавторстве с М.А.Стыриковичем) и "Справочник по теплопередаче" (в соавторстве с В.М.Боришанским).

В пятидесятых годах в работах С.С.Кутателадзе стала занимать важное место гидродинамика однофазных потоков. В 1952-1954 гг. им были высказаны некоторые оригинальные соображения о турбулентных течениях сжимаемого газа и развита схема расчета теплоотдачи в каналах в условиях сильной неизотермичности. Он обратил внимание на важную особенность пристенной турбулентности - весьма слабую зависимость ряда основных характеристик осредненного течения от изменения условий на границах потока.

В конце 1958 г. С.С.Кутателадзе был назначен на должность заместителя вновь организуемого Института теплофизики Сибирского отделения Академии наук СССР, где начинается следующий крупный этап его славной деятельности. Сам Самсон Семенович говорил, что свою деятельность он разделяет на три разных по продолжительности, но равных по значению для формирования его как личности этапа: работа в ЦКТИ, служба в армии и работа в Сибирском отделении.

В 1959 г. Самсон Семенович обнаружил существование конечного значения относительного коэффициента трения при неограниченном возрастании числа Рейнольдса. В результате им совместно с А.И.Леонтьевым (впоследствии академиком) была развита теория турбулентного пограничного слоя с исчезающей вязкостью, основное интегральное соотношение которой связывает между собою относительные изменения коэффициентов трения и тепломассообмена с параметрами осредненного течения и не содержит эмпирических констант. Эта теория позволила сформулировать относительные предельные законы трения и теплообмена и рассмотреть их приложения ко многим инженерным проблемам. Полученные результаты обобщены в монографиях: "Турбулентный пограничный слой сжимаемого газа", "Пристенная турбулентность", "Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое".

Работы по исследованию турбулентности велись совместно с А.И.Леонтьевым, Б.П.Мироновым, Э.П.Волчковым, М.А.Гольдштиком; исследования тонкой структуры пристенной турбулентности - с Е.М.Хабахпашевой; конвективно-радиационного теплообмена - с И.А.Рубцовым в Сибирском отделении АН СССР.

В 1964 г. С.С.Кутателадзе стал директором Института теплофизики. Он начал интенсивно развивать исследования в области проблем структурной устойчивости, волновых эффектов, гидродинамического трения в газожидкостных потоках. Эти направления формировались при активном участии Г.И.Бобровича, В.Н.Москвичевой, Н.Н.Мамонтовой, И.Г.Маленкова, И.И.Гогонина. Удалось обнаружить ряд ранее неизвестных эффектов, в частности кавитационно-цепной механизм непосредственного перехода от однофазной конвекции к пленочному кипению в метастабильной жидкости.

Были проведены обширные циклы исследований теплообмена и гидродинамики при конденсации, кипении, течении газожидкостных сред, включая сжиженные газы. Большинство из этих работ являлись пионерскими. Основные их результаты вошли в многочисленные учебники и монографии, изданные в СССР, США, ЧССР и других странах.

Большой цикл исследований был развит в такой новой области, как волновая механика газожидкостных систем; этот цикл проводился с В.Е.Накоряковым, Б.Г.Покусаевым, И.Г.Шрайбером и др. Совместно с В.Е.Накоряковым, Ан.А.Борисовым и Ал.А.Борисовым впервые экспериментально было обнаружено существование ударных волн разрежения в однородной среде.

Обобщением работ школы С.С.Кутателадзе в области термогидродинамики двухфазных потоков явилась монография "Тепломассообмен и волны в газожидкостных средах" (1984 г., совместно с В.Е.Накоряковым).

Взгляды С.С.Кутателадзе на методы обобщенного анализа опытных данных и физическое моделирование наиболее полно изложены в монографии "Анализ подобия в теплофизике" (1982 г.).

С 1962 г. С.С.Кутателадзе - профессор, затем заведующий кафедрой Новосибирского государственного университета.

Более 30 его учеников и непосредственных сотрудников стали докторами наук, более 60 - кандидатами наук. Учениками Самсона Семеновича подготовлено более 190 кандидатов наук.

В 1968 г. С.С.Кутателадзе был избран членом-корреспондентом, а в 1979 г. - действительным членом Академии наук СССР. Он заслуженно получил всемирное признание как прославленный ученый и крупнейший организатор науки.

В 1970 г. по его инициативе и под непосредственным руководством были созданы СКБ "Энергохиммаш" Миннефтехиммаша и Сибирский филиал НПО "Техэнергохимпром" Минудобрений. При непосредственном участии С.С.Кутателадзе на Камчатке построен первый в стране крупный парниково-тепличный комбинат на геотермальных источниках и экспериментальная геотермальная теплоэлектростанция с фреоновым турбогенератором.

Он активно поддерживал внедрение в энергетику новых перспективных разработок, в частности малогабаритных парогенераторов ЦКТИ (Н.В.Голованов, Е.К.Чавчанидзе, Е.Э.Гильде), поддерживал прикладные исследования в области интенсификации теплообмена (В.К.Мигай).

Созданные по проектам Института теплофизики и СКБ "Энергохиммаш" вакуумные газодинамические установки работают в ряде крупных отраслевых НИИ страны, а Институт теплофизики получил в этой области уникальную экспериментальную базу, в создании которой принимали участие А.К.Ребров, В.Н.Ярыгин и др. Работы в области термогазодинамики турбулентных течений и газожидкостных систем оказали серьезное влияние на решение ряда инженерно-физических проблем новой техники.

В 1960 г. им был организован Сибирский теплофизический семинар, который регулярно действует многие годы и стал общепризнанным научным форумом.

С.С.Кутателадзе принадлежит ряд работ по истории теплотехники и энергетики, в том числе две монографии, написанные совместно с Р.В.Цукерманом; он также является автором и соавтором многих изобретений, запатентованных в СССР и за рубежом.

В 1984 г. ему первому в истории нашей страны ученому-теплофизику присвоено звание Героя Социалистического Труда. Большие научные, трудовые и боевые заслуги С.С.Кутателадзе отмечены тремя орденами Ленина, орденом Октябрьской революции, орденом Трудового Красного Знамени, орденом Отечественной войны, орденом "Знак Почета", многими медалями. Ему присуждены: Государственная премия СССР, премия им. И.И.Ползунова Академии наук СССР, премия им. Макса Якоба Американского общества инженеров-механиков и Американского института инженеров-химиков. Он награжден Почетной грамотой ВЦСПС, медалью им. академика И.А.Джавахишвили Тбилисского государственного университета, Почетным знаком Советского комитета ветеранов войны.

25 января 1994 г. решением Правительства России имя академика Самсона Семеновича Кутателадзе присвоено Институту теплофизики Сибирского отделения Российской Академии наук. Оно увековечено в названии улицы Академгородка, на которой расположен этот институт.


 * Источник: Жизнь, отданная науке (биографический очерк) // Академик Самсон Семенович Кутателадзе: Воспоминания. Из неопубликованных работ: [сборник] / редкол.: Накоряков В.Е. и др. - СПб., 1996. - С.7-15.
 

Научные школы ННЦ С.С.Кутателадзе | Литература о жизни и деятельностиПодготовили Ольга Коковкина и Сергей Канн  
 


[Начало | О библиотеке | Академгородок | Новости | Выставки | Ресурсы | Партнеры | ИнфоЛоция | Поиск | English]
В 2004-2006 гг. проект поддерживался грантом РФФИ N 04-07-90121
 
© 2004-2020 Отделение ГПНТБ СО РАН (Новосибирск)
Статистика доступов: архив | текущая статистика

Документ изменен: Wed Feb 27 14:55:54 2019. Размер: 41,263 bytes.
Посещение N 3398 с 14.04.2007