В
1950 году завершил и издал монографию по холодильным машинам,а также подготовил и защитил докторскую диссертацию на тему «Термодинамический анализ холодильных циклов». Защита состоялась в специализированном совете Ленинградского технологического института пищевой и холодильной промышленности. Основные положения диссертации были изложены во второй его монографии «Термодинамические характеристики циклов тепловых и холодильных машин», изданной в
1952 году. В ней описывался и на большом числе примеров иллюстрировался созданный им метод оценки эффективности действительных прямых и обратных циклов. Для сравнения предлагалось использовать так называемые соответственные или эквивалентные
циклы Карно. Для анализа потерь от необратимости в реальных циклах они разделялись на внутренние и внешние, что дало возможность, поэтапно вводя отдельные потери, учитывать их влияние на эффективность
термодинамического цикла. При этом он отмечал, что такие оценки носят в основном качественный характер, так как не принимают во внимание взаимное влияние потерь. Предложенный метод получил название
метода наращивания потерь от необратимости. В более поздних своих трудах В. С. Мартыновский продолжал совершенствовать созданные им методы термодинамического анализа. Так, в статье, написанной вместе с профессором Л. З. Мельцером и доцентом И. М. Шнайдом с помощью этих методов была выполнена оценка степени термодинамического совершенства различных генераторов холода и строго доказано существование оптимальных температур, отвечающих максимуму эффективности той или иной системы охлаждения.