Реферат: Жизнь и творчество выдающегося советского ученого - энергетика С.С.Кутателадзе

Самсон Семенович КУТАТЕЛАДЗЕ— один из ведущих советских ученых в областитеплофизики и физической гидродинамики.

Четверть века— с четырехлетним военным перерывом— научная судьба Самсона СеменовичаКутателадзе была связана с Ленинградским областным теплотехническим институтом,переименованным позднее в Центральный котлотурбинный институт (ЦКТИ). Здесь в 1932 — 1934 годах, выпускник Ленинградскоготеплотехникума, техник С. Кутателадзе выполнил свои первые экспериментальныеработы, посвященные, тепловому моделированию подземных трубопроводов, врезультате которых получены формулы для расчетов тепловых режимов подземныхтрубопроводов, работающих в стационарных и нестационарных условиях.

 В1935году С. Кутателадзе предложил схему расчета турбулентных свободно-конвективныхтечений, основанную на разделении потока на зоны пристенного ламинарноготечения и внешней турбулентной струи. Такой подход оказался революционным длясвоего времени и был экспериментально подтвержден в СССР и США лишь в конце60-х годов. Затем последовал цикл исследований процессов теплообмена прифазовых переходах — работы, получившиеширокую известность в нашей стране и за рубежом. Молодой исследовательрассмотрел условия подобия теплообмена и гидродинамики при измененииагрегатного состояния вещества и ввел фундаментальный критерий (отношениескрытой теплоты испарения к теплоте перегрева фазы), отражающий специфическиеособенности теплообмена при любом физико-химическом превращении. Разработаннаяим методология вывода безразмерных параметров подобия из уравнений, написанныхотдельно для каждой из фаз, и условий взаимодействия на границах раздела фаз,стала классической.

В довоенный периодС.С.Кутателадзе провел обширные экспериментальные исследования теплообмена приконденсации пара, кипении и затвердевании, результаты которых были обобщены вмонографии «Основы теории теплообмена при изменении агрегатного состояниявещества», выпущенной в1939 году.Сформулированные автором идеи нашли всеобщее признание и по существу определилиразвитие нового направления в теории теплообмена.

Великая Отечественная войнапрервала научную деятельность С.С.Кутателадзе. С июня1941 по август1945 годаСамсон Семенович находился в частях Северного Флота и 14-ой Армии Карельскогофронта. Был ранен. Начав войну солдатом, Самсон Семенович окончил ее офицером.После демобилизации С.С.Кутателадзе вновь вернулся в ЦКТИ, где работал вплотьдо перехода в Сибирское отделение АН СССР в должностях старшего научногосотрудника, начальника физико-технического отдела. В1950 году, закончив Ленинградский заочный индустриальный институт,С.С.Кутателадзе защитил кандидатскую диссертацию, в1952 году— докторскую, в1954 году стал профессором. Продолжаяисследования гидродинамики потоков парожидкостных смесей (при наличии фазовыхпереходов) и кипения (при больших тепловых нагрузках), он получил основныебезразмерные характеристики таких потоков, исследовал предельные режимы теченияи получил расчетные формулы для различных режимов течения смесей. Одно изнаиболее значительных достижений С.С.Кутателадзе — объяснение механизма такназываемого кризиса кипения.

В1949 году Самсон Семенович предложил рассматривать началопленочного кипения как особый гидродинамический кризис, возникающий тогда,когда образующийся у поверхности нагрева пар полностью взвешивает прилегающие кповерхности массы жидкости и отделяет их от поверхности нагревателя.Предложенная на основе такого подхода зависимость для критического тепловогопотока объяснила имеющиеся экспериментальные данные и скоро вошла во все учебникипо тепло- и массообмену.

Принцип анализа течения, сточки зрения гидродинамической устойчивости, позволил в дальнейшем определитьусловия существования различных режимов течения газожидкостных смесей.Результаты теоретических и экспериментальных исследований газожидкостных смесейобобщены С.С.Кутателадзе и М.А.Стыриковичем в монографии «Гидравликагазожидкостных систем»(<st1:metricconverter ProductID=«1958 г» w:st=«on»>1958г</st1:metricconverter>.) — первой в мире монографии по этомувопросу.

С.С.Кутателадзе активноучаствует в работах, непосредственно связанных с развитием советской ядернойэнергетики. Под его руководством выполнен цикл теоретических иэкспериментальных работ по исследованию теплоотдачи и гидродинамики движенияжидких металлов в трубах и каналах. В1958году на основе этих исследований С.С.Кутателадзе вместе с коллективом авторовнаписана монография по жидкометаллическим теплоносителям.

В1950—1957 годах в сфере наручных интересов Самсона Семеновичаважное место стала занимать гидродинамика течения однофазных жидкостей. Именнов эти годы он составил осредненные уравнения турбулентных потоков сжимаемогогаза и рассчитал теплоотдачу при течении в трубах в условиях существеннойнеизотермичности.

Работу по теориитурбулентных пристенных течений— одномуиз труднейших направлений современной гидродинамики — Самсон Семеновичпродолжил в Сибирском отделении АН СССР, куда в 1959году он был приглашен на должность заместителя директора Института теплофизики.

С.С.Кутателадзе обратилвнимание на очень важную особенность пристенной турбулентности— нечувствительность (или весьма слабуюзависимость) некоторых характеристик осредненного течения по отношению квнешним возмущениям, в частности, изменениям условий на границах течения. Так,в1959 году он обнаружил существованиеконечного значения относительного коэффициента трения при неограниченномвозрастании числа Рейнольдса. Это позволило сформулировать относительныепредельные законы трения и теплообмена в турбулентных пограничных слоях ирассмотреть приложения этих законов. Предельные относительные законы,являющиеся асимптотическими соотношениями, справедливыми при бесконечно большихчислах Рейнольдса, соответствуют условиям «вырождения» вязкого подслоя ипозволяют анализировать влияние таких возмущающих факторов, какнеизотермичность, сжимаемость, поперечный поток вещества, горение, диссоциация,продольный градиент давления.

Теория турбулентногопограничного слоя жидкости с исчезающей вязкостью послужила основой длясистематических экспериментальных исследований принципиальных вопросовтурбулентного переноса и позволила отыскать простые расчетные формулы.

Сюда же необходимо отнести иработы, основанные на гипотезе вырождения теплового пограничного слоя,нарастающего на адиабатической поверхности. Благодаря этой гипотезе возниклаасимптотическая теория термогазодинамических завес.

Теория, разработанная наоснове относительных предельных законов трения и теплообмена, позволила создатьрасчетные методы, которые обобщены в монографиях: «Турбулентный пограничныйслой сжимаемого газа»; «Тепло- и массообмен и трение в турбулентном пограничномслое» в соавторство с А.И. Леонтьевым, атакже в монографии «Пристенная турбулентность».

С1965 года Самсон Семенович большое внимание уделяет гидродинамикененьютоновских жидкостей и особенно явлению снижения гидродинамическогосопротивления при малых добавках в воду высокомолекулярных соединений. Циклэкспериментальных работ подтверждает гипотезу о том, что проявляющийся эффектснижения гидродинамического сопротивления связан с уменьшением интенсивностипоперечных пульсаций скорости в значительной части пограничного слоя.

С момента основанияИнститута теплофизики С.С.Кутателадзе активно занимается измерениемтурбулентных характеристик течения в областях, прилегающих непосредственно ктвердой поверхности. Применение новых методов диагностики (стробоскопического иэлектродиффузионного) к этой области течения привело к открытию ряда явлений.

В Сибирском отделении СамсонСеменович также продолжил работы в традиционном для него направлениигидродинамики двухфазных потоков. Под его руководством выполнены первые вСоветском Союзе исследования по выяснению механизма кипения жидких металлов сиспользованием методов рентгеновской визуализации. Изучено явлениевозникновения пленочного режима кипения вслед за режимом свободной конвекции,минуя стадию пузырькового кипения. Разработан электродиффузионый метод,диагностики газожидкостных потоков, позволяющий получить исчерпывающуюинформацию о структуре потока. Применение метода в широком комплексеисследований позволило составить режимные карты течения газожидкостных смесей исущественно уточнить диапазон применимости имеющихся расчетных зависимостей.

С1963 года по инициативе С.С.Кутателадзе в институте былаорганизована специализированная лаборатория по исследованию радиационного исложного теплообмена. Первый цикл работ в этом направлении определяет рольизлучения при расчете теплообмена в турбулентном пограничном слое. На основепредельных относительных законов теплообмена и трения в турбулентномпограничном слое автор предложил приближенный метод расчета теплообмена в этихусловиях. Развитие метода позволило позднее выполнить строгое исследованиетеплового состояния зоны оттеснения, формирующейся при вдувании оптическипоглощающего газа через пористую поверхность, обтекаемую турбулентным потокомизлучающего газа.

В1964 году началась публикация серии работ С.С.Кутателадзе поисследованиям генератора низкотемпературной плазмы. Идеи обобщенияэнергетических и тепловых характеристик плазмотронов оказались плодотворнымидля инженерного использования результатов физического эксперимента.

В первые же годыдеятельности института под руководством С.С.Кутателадзе началось созданиеэкспериментальной базы для исследования динамики разреженных газов. Этонаправление с самого начала ориентировалось на использование методов криогеннойоткачки, высокотемпературного плазменного подогрева и электроннопучковыхметодов диагностики для исследования неравновесных процессов ввысокотемпературных потоках низкой плотности. Эти работы завершились в1972 году введением в строй генераторамолекулярного пучка с криогенной откачкой. Сейчас Институт теплофизикирасполагает крупнейшим в мире вакуумным газодинамическим комплексом.

В1965 году С.С.Кутателадзе избран директором Института теплофизикиСибирского отделения АН СССР.

Самсон Семенович— основатель научной школы теплофизиков иорганизатор больших исследовательских коллективов в Ленинграде и Новосибирске.Еще до войны он создал специализированную группу для изучения теплообмена приизменении агрегатного состояния вещества. В послевоенные годы С.С.Кутателадзеорганизовал лаборатории жидкометаллических теплоносителей, теплофизики,теплофизических свойств сплавов; четыре из пяти научных отделов Институтатеплофизики СО, АН решают задачи теплообмена фазовых переходов, пристенныхтурбулентных течений, гидродинамики газожидкостных смесей и неньютоновскихжидкостей, радиационного переноса, динамики разреженного газа.

Под руководствомС.С.Кутателадзе создано научно — производственное объединение теплофизическогонаправления (Институт теплофизики, СКВ «Энергохиммаш»).

В 1968году Самсон Семенович избирается членом-корреспондентом АН СССР. В1970 году на международной конференции по тепло- и массообмену награжденмеждународной медалью Макса Джекоба, учрежденной Американскими обществами инженеров- механиков и инженеров — химиков, за выдающиеся достижения вобласти теплофизики.

Многие научные результатыКутателадзе доведены до инженерных расчетных формул, которые вошли в справочнуюи нормативную литературу. В1959 годуиздан справочник С.С.Кутателадзе и В.М.Боришанского по теплопередаче. Работы пожидкометаллическим теплоносителям, кризисам кипения, гидродинамикепарожидкостных смесей стимулировались нуждами ядерной энергетики и другихотраслей новой техники в40—50-х годах.Большой цикл работ в ЦКТИ и на Ленинградском Кировском заводе был выполнен всвязи с созданием новых конструкций паровых котлов, паровых турбин иконденсационных аппаратов.

По инициативеС.С.Кутателадзе работы по развитию криогенно — вакуумной техники продолжены вСКВ <<Энергохиммаш>>. Здесь на основе достижений институтасоздается новое поколение вакуумных газодинамических установок.             ,

В 1963году Институт теплофизикиполучил задание академика М. А. Лаврентьева рассмотреть возможностьиспользования термальных вод Камчатки. С.С.Кутателадзе и Л.М.Розенфельдпредложили использовать для выработки электроэнергии бинарный цикл схладоагентами, н на этой основе создана единственная в мировой практике ГеоТЭСс фреоновым турбогенератором на Паратунских термах Камчатки. Экспериментыпоказали возможность и экономическую целесообразность применения фреоновыхтурбогенераторов в качестве энергоблоков на нефтеперерабатывающих заводах прииспользовании сбросного тепла.

Научную деятельностьС.С.Кутателадзе всегда сочетает с педагогической. В1956 — 1957 годах он читал лекции в Военно-Морской Академии им.Крылова, а с1963 года преподает вНовосибирском Государственном университете. Почти десять лет С.С.Кутателадзеруководит кафедрой теплофизики НГУ. Шестнадцать его учеников защитилидокторские диссертации и более шестидесяти—кандидатские.

Созданный по инициативеСамсона Семеновича Сибирский теплофизический семинар приобрел всесоюзноезначение. Здесь ежегодно обсуждаются результаты в области теориитурбулентности, физической гидродинамики, теплообмена при фазовых переходах иэнергетики.

С.С.Кутателадзе— руководитель межинститутского семинара ипредседатель координационного Совета Сибирского отделения АН СССР по проблеме«Турбулентность», член редколлегии журналов <<Прикладная механика итехническая физика>> и «Теплофизика высоких температур», членредакционного Совета «Инженерно — физического журнала».

С.С.Кутателадзе неоднократнопредставлял советскую науку за рубежом на международных конгрессах иконференциях по энергетике, тепло- и массообмену и гидродинамике двухфазныхсред и является членом национального комитета по тепло- и массообмену,Ассамблеи международных конференций по теплообмену, Научного Советамеждународного центра по тепло- и массообмену, редакционного Совета «Международного журнала по тепло- и массообмену».

Им написано10 монографий, которые неоднократнопереиздавались в Советском Союзе, переводились в Англии, США, Чехословакии.

Заслуги С.С.Кутателадзеотмечены правительственными наградами: — орденомЛенина, Трудового Красного Знамени, «Знак Почета» и медалями.

еще рефераты
Еще работы по разное