О КНИГЕ Н. А. ФОМИНА
"СПЕКЛ-ФОТОГРАФИЯ В МЕХАНИКЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ"

(N. A. Fomin "Speckle Photography for Fluid Mechanics Measurements",
Springer-Verlag, Berlin, 1998) ISBN 3-540-63767-2

Библиография работ по тепло- и массообмену недавно пополнилась новым знаковым изданием - монографией, посвященной оптическим методам диагностики быстропротекающих процессов. Это - книга профессора Н. А. Фомина, изданная на английском языке в издательстве Шпрингер. Она базируется на развитии методов цифровой спекл-фотографии, основанных на использовании ПЗС камер и ПЭВМ, позволяющих проводить электронную регистрацию спекл-полей с временным и пространственным разрешениями, сравнимыми с традиционными схемами спекл-фотографии на высокоразрешающих голографических фотоматериалах. Описанию этих, за короткий срок ставших уже традиционными, схем спекл-фотографии была посвящена предыдущая монография Н. А. Фомина "Спекл-интерферометрия газовых потоков", вышедшая в издательстве "Наука и техника" в 1989 г. Несмотря на то, что основные приемы и схемы этого сравнительно нового (первые публикации по спекл-фотографии относятся к 1968 г.) метода диагностики в его цифровом варианте остались неизменными, возможности спекл-фотографии выросли практически в такой же пропорции, как и возможности ПЭВМ за последние 10-15 лет. Это обусловлено тем обстоятельством, что с помощью цифровой спекл-фотографии непосредственно в памяти ЭВМ накапливаются огромные массивы экспериментальной информации о быстропротекающих газодинамических и теплофизических процессах. Эта информация готова для последующей обработки на ЭВМ с целью статистического анализа течения и определения локальных параметров в исследуемых процессах методами реконструктивной томографии.

О перспективности диагностики быстропротекающих процессов методами спекл-фотографии и спекл-интерферометрии свидетельствует огромное число оригинальных публикаций в этой области. Только в рецензируемой книге библиография составляет 442 публикации, выполненные в основном в последние годы. Методы спекл-диагностики составляют предмет отдельных заседаний на всех последних международных симпозиумах по оптической диагностике. Вместе с тем до издания монографии Н. А. Фомина отсутствовало систематическое изложение материалов по спекл-фотографии, накопленных за 30 лет ее развития. Рецензируемая книга, в которой подробно описаны основные схемы спекл-фотографии и научные результаты, полученные с ее использованием, в значительной мере восполняет этот пробел.

Монография состоит из десяти глав, содержит 244 страницы, включая таблицы, список литературы и 83 оригинальных рисунка. Первая, краткая глава - введение в технику спекл-фотографии. Здесь описаны эксперименты по получению интерференционных полос Юнга в двухэкспозиционной спекл-фотографии, которые явились основой развития этой техники. Во второй главе дается описание дифракционной теории спекл-фотографии, а третья глава содержит статистический анализ спекл-полей. Таким образом, первые три главы являются теоретическим введением в современную спекл-фотографию. Последующие три главы посвящены описанию экспериментальной спекл-техники: четвертая содержит характеристику генераторов спекл-полей, лазерных источников света и методов регистрации; в пятой описываются основные оптические схемы спекл-фотографии, а шестая посвящена анализу автоматизированных систем обработки спеклограмм на основе ПЭВМ. Такая обработка позволяет в полной мере использовать огромные массивы получаемой экспериментальной информации и является необходимым элементом измерительной системы. Последние четыре главы посвящены приложениям спекл-фотографии в различных областях науки и техники: седьмая содержит примеры измерения полей температур и плотностей в ламинарных газодинамических течениях, восьмая - данные об измерениях скорости, девятая - примеры статистического анализа турбулентных течений, а десятая - наиболее сложные примеры измерений и посвящена методам реконструктивной томографии и восстановлению трехмерных полей теплофизических параметров по данным многоракурсных измерений.

Фундаментальность и полнота материала в монографии сочетаются с ясностью изложения, которое ведется по принципу "от простого к сложному". При описании дифракционной теории спекл-полей результаты доведены до расчетных формул и могут быть использованы непосредственно в инженерной практике измерений.

Общая аналитическая направленность монографии показывает, что наибольшего успеха в применении техники цифровой спекл-фотографии следует ожидать при исследовании сложных трехмерных и турбулентных течений, изучение которых невозможно без использования статистического анализа и томографии.

Книга хорошо иллюстрирована схемами установок и графиками распределений полей в турбулентных и трехмерных течениях. Она является наиболее полным на сегодня введением в новую экспериментальную технику - спекл-фотографию, и ее материал представляет значительный интерес для широкого круга научных работников, аспирантов и инженеров, занимающихся оптической диагностикой процессов тепло- и массопереноса, физико-химических и технологических процессов, диагностикой горения, течений плазмы и других высокоинтенсивных процессов. Она может быть использована и как учебное пособие для студентов теплофизиков при изучении методов оптической диагностики.

С. А. Жданок, А. Г. Шашков

IFZH74920200118 IFZH7492018