В середине июля закончилась VI Всесоюзная конференция по динамике разреженных газов.

5 дней напряженной работы на заседаниях секций, семинарах, экскурсиях прошли на одном дыхании и оставили впечатления очень делового взаимообмена знаниями, новыми результатами, идеями и замыслами. К представлению на конференцию было отобрано около 220 докладов. Более 150 докладчиков было гостями Академгородка. В настоящее время еще рано определять последствия этой научной встречи, однако возможно и интересно остановиться на проблемах, которые с наибольшим напором и сильными результатами решаются специалистами по динамике разреженных газов.

Что собой представляют проблемы динамики разреженных газов? Это обширное поле исследований и приложений в физической газодинамике - от элементарных процессов взаимодействия атомов и молекул между собой или с поверхностью конденсированной фазы и практически - до сплошного равновесного течения газа.

Мосты и переходные режимы от свободно-молекулярных процессов до таких, при которых дискретные свойства газа не проявляются, могут быть строго описаны только в рамках анализа больцмановского интеграла столкновений при известных столкновительных характеристиках молекул и для заданных условий, конкретизирующих поток. Приближенные, но практически полезные результаты получаются при использовании уравнений сплошной среды с поправочными уравнениями на эффекты разреженности и неравновесности.

Проблематика динамики разреженных газов охватывает явления, в которых характерные пространственные и временные масштабы таковы, а точнее сказать, столь малы, что в этих масштабах числа столкновений молекул между собой недостаточно для установления равновесия. В этом смысле полет космической станции на большой высоте в сильно разреженном газе и микроаэрозоля при высоком давлении имеют много общих проблем.

Определим в широком смысле понятие неравновесности. В равновесных условиях все виды движения молекул (все степени свободы) имеют одну температуру.

Изменение движения молекул при установлении равновесия (релаксации) "разборчиво" к характеру столкновений и столкновительным партнерам. Эта "разборчивость" так же пестра, как и набор энергетических состояний молекул, поэтому возможны самые различные неравновесные ситуации. Например, возможно состояние газа, когда у него поступательная температура одна, температура вращений молекул - другая, колебаний - третья, а состав компонентов соответствует некоей четвертой температуре. Другой

пример. Возможна столь существенная неравновесность, когда одной температурой нельзя определить энергетическое состояние даже одной степени свободы. Связанные с этим проблемы необычайно важны в физической газодинамике, химической кинетике, лазерной физике и других областях.

Из сказанного следует идейная и методологическая связь научных направлений, представленных на конференции. Это - кинетическая теория газов и элементарные

процессы, численные методы динамики разреженных газов, обтекание тел газом низкой плотности (физический и численный эксперимент), взаимодействие газов с поверхностями, течение газов с конденсацией, релаксационные процессы при быстром расширении газов в струях и соплах, различные случаи релаксации газов, течения ионизованных газов, молекулярные пучки, проблемы вакуумной техники, диагностика потоков разреженного газа.

Наиболее представительной была секция кинетической теории газов и элементарных процессов. Интерес к разработке основ кинетической теории газов, имеющей более чем столетнюю историю, может показаться удивительным. Но здесь и традиции, и дух времени. Научные школы академика В.В.Струминского, члена-корреспондента АН СССР С.В.Валландера и профессора Р.Г.Баранцева, профессора М.Н.Когана имеют мировую известность. Творческий потенциал этих школ реализуется в таких условиях, когда огромные вычислительные возможности стимулируют развитие методов кинетической теории газов, а эксперимент становится все более информативным по описанию столкновительных процессов, экспериментом по детальной кинетике, приближаясь к полному охвату энергетических состояний и превращений.

Немногим более десятка лет в кинетической теории газов высказывались идеи описания релаксационных процессов с внутренними степенями свободы, обосновывались соответствующие уравнения. В настоящее время уже развиты методы расчета неравновесных процессов в многокомпонентных смесях, при химических реакциях, в газах с набором внутренних степеней свободы. В то же время ведутся глубокие исследования разрешимости нелинейного уравнения Больцмана в различных граничных задачах.

Проблема взаимодействия газов с поверхностями рассматривалась на конференции как с точки зрения моделей энергообмена атомов при их рассеянии на поверхности и определении коэффициентов аккомодации энергии и импульса, так и с точки зрения колебательно-вращательного энергообмена и гетерогенной рекомбинации в потоках разреженного газа. С этими направлениями смыкаются проблемы аэродинамики, поверхностного катализа и технологии создания поверхностей.

В проблеме обтекания тел характерным для последнего времени является создание хороших алгоритмов расчета аэродинамических и тепловых характеристик тел, анализ влияния неравновесных процессов на сопротивление и теплообмен, развитие методов локального моделирования, развитие тонких методов аэродинамического

эксперимента с измерением давлений и трения на поверх ности, а также с регистрацией тепловой истории тел сложной формы с помощью новейших методов визуализации.

Теория численных методов в динамике разреженных газов пополнилась в последние годы как методами численного интегрирования модельного уравнения Больцмана и прямого его интегрирования с использованием методов Монте-Карло, так и методами прямого статистического моделирования процессов в разреженных газах.

В исследованиях сверхзвуковых струй, следов и течений в соплах заслуживают внимания экспериментальные исследования сложных трехмерных течений при взаимодействии струй в блоке и струй с преградами. Новые результаты получены при численном исследовании трансзвуковой области при истечении газа в вакуум, а также в. исследованиях релаксационных процессов с излучением в следе.

На конференции были широко представлены исследования релаксационных процессов, в том числе в конденсирующихся газах. Причем, наряду с традиционными направлениями динамики разреженных газов появились интересные работы геофизического, химико-физического, физико-химического, лазерного направлений, работы по разделению газов и изотопов и по вопросам вакуумной техники и технологии. Участие в конференции исследователей, занимающихся этой тематикой, обогатило ее содержание новыми постановками задач, создало благоприятные возможности для контактов по вопросам динамики разреженных газов в смежных областях различных наук.

В проблеме течений релаксирующих газов выделяются исследования физико-химических реакций в зоне ударного скачка, исследования вращательной релаксации в гиперзвуковом потоке и определение констант вращательной релаксации, колебательной релаксации в каналах при малых числах Рейнольдса.

Наиболее интересные работы по конденсации касались вопросов обобщения экспериментальных и теоретических данных по кинетике гомогенной конденсации, вопросов конденсации изотопических смесей при селективном колебательном возбуждении, исследований конденсации многоатомных газов с помощью молекулярно-пучковых измерений, исследований конденсации инертных газов с помощью электронной диффракции.

В рамках проблемы течений ионизованных газов обсуждались новые результаты по таким темам, как динамика квазинейтральных струй, инжектируемых с борта космического аппарата, экспериментальное исследование возмущений в ионосфере при инжекции бариевой кумулятивной струи.

Молекулярно - пучковые исследования были в основном представлены методическими разработками по экспериментальной технике, за исключением работы Института теплофизики СО АН СССР по исследованию влияния излучения СО₂ лазера на конденсацию в потоке расширяющегося гексафторида серы.

Диагностика потоков разреженного газа развивается в направлении совершенствования электронно-пучковых методов создания новых пневмовесовых датчиков для

измерений давлений, развития спектроскопических методов анализа энергетического состояния молекул, создания новых методов детектирования молекулярных потоков на основе использования гетерогенных химических процессов и тепловых датчиков (болометров).

Среди работ по вакуумной технике выделяются вакуумные газодинамические установки с новой компоновкой и широким диапазоном параметров, разработка и исследования холодного диффузионного насоса для вакуумных установок и технологических аппаратов, разработка новых методов расчета молекулярных потоков в сложных вакуумных системах, расчетов турбомолекулярных вакуумных насосов.

Ряд интересных и практически важных газодинамических вопросов, не составивших на конференции отдельных направлений, рассматривался на секции "Различные вопросы газодинамики". Из этих работ серьезными результатами и перспективностью направлений выделяются экспериментальные исследования газодинамического разделения смесей газов и изотопов, теория инерционного разделения при инжекции смесей в потоке легкого газа, анализ возможностей экспериментального обнаружения температурных напряжений в газе.

Институт теплофизики СО АН СССР был представлен на конференции в основном исследованиями разделения газов и изотопов газодинамическими методами, кинетики конденсации, кинетики вращательной релаксации, работами по созданию новых методов диагностики потоков разреженного газа, основанных на использовании электронных пучков, молекулярных пучков, а также автоматизации экспериментальных исследований. Институт теоретической и прикладной механики СО АН СССР - работами по кинетической теории газов и теоретическим исследованием рассеяния атомов на кристалле. СКБ "Энергохиммаш" представило новые разработки по вакуумной технике.

Конференция была организована Институтом теплофизики совместно с Институтом теоретической и прикладной механики СО АН СССР по инициативе Научного совета АН СССР по механике жидкостей и газов Отделения механики и процессов управления. В организации конференции непосредственное участие приняли академики А.А.Дородницын, С.С.Кутателадзе (председатель Оргкомитета), Л.И.Седов, В.В.Струминский, академик АН УССР В.С.Будник, член-корреспондент АН СССР В.В.Сычев.

В работе конференции участвовало около 20 докторов наук, свыше 100 кандидатов наук. Конференция проходила двумя параллельными заседаниями. Немногим более половины докладов были вынесены на стенды. Опыт использования стендового представления и дискуссий у стендов оказался вполне успешным, отчасти благодаря удобствам проведения конференции в Доме ученых новосибирского Академгородка.

Высокий научный уровень докладов на секциях и на стендах, исключительная активность участников конференции обеспечили ей успех.

Кстати, конференция проходила в те дни, когда газеты пестрели сообщениями о сходе с орбиты американского "Скайлэба". Это событие вызвало дискуссии аэродинамиков и геофизиков о том, чем объясняются неопределенности в наших знаниях, не позволяющие точно определить приземление такого аппарата и кому больше работы - геофизикам или аэродинамикам. Не было сомнений в том, что впереди работы всем хватит. Этот неожиданный штрих в работе конференции, собрания людей, работающих на мосту от полета атома до полета творений рук человеческих, еще раз подчеркнул перспективность и многогранность исследований.