О КНИГЕ Н. А. ФОМИНА
(N. A. Fomin "Speckle Photography for Fluid Mechanics Measurements", |
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 |