Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

08.05 Распространение и рассеяние на турбулентности и на неоднородных течениях

 

Зыбин К.П., Ильин А.С., Копьев А.В., Сирота В.А. «О вырождении нелинейности в турбулентной системе» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 26-30 (2022)

Рассмотрена динамика статистически однородного и изотропного магнитного поля, генерируемого несжимаемым турбулентным плазменным потоком с большим, но конечным, магнитным числом Прандтля. Оказывается, что в масштабах меньших, чем вязкий масштаб Колмогорова, нелинейное обратное воздействие магнитного поля на динамику жидкости экспоненциально затухает, несмотря на экспоненциально быстрый рост магнитного поля. Показано, что анизотропия диффузии в космической плазме приводит к дополнительному усилению эффекта затухания обратного воздействия. Также показано, что вырождение обратного воздействия приводит к энергетическому парадоксу, который разрешается на более поздней стадии развития начальных возмущений при приближении пространственного масштаба магнитных флуктуаций к колмогоровскому. Обсуждается возможность вырождения нелинейности в более сложных системах: нечто подобное может иметь место в гидродинамической турбулентности, давая возможность найти ключ к ее теоретическому анализу.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 26-30 (2022) | Рубрики: 08.05 08.14

 

Юдин М.А., Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А. «О вкладе волн неустойчивости в перемежаемость пульсаций скорости турбулентной струи» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 31-38 (2022)

Исследуется статистика пульсаций поля давления и скорости в дозвуковой турбулентной струе. Анализируются данные, полученные ранее в численном расчете методом LES для круглой струи с числом Маха M=0.8 и числом Рейнольдса Re ∼750 000. Рассматриваются пульсации как в потенциальном ядре струи, так и в слое смешения. Для исследования статистики и выявления перемежаемости (свойства статистики отличаться от нормальной) используются функция плотности вероятности и значение эксцесса (отношения четвертого момента к квадрату второго). Показано, что в отличие от однородной изотропной турбулентности, где пульсации скорости имеют гауссовскую статистику, для турбулентной струи статистика поля скорости оказывается перемежаемой на границе потенциального ядра, и на внешней границе слоя смешения. Предложено объяснение этого различия, связанное с вкладом крупномасштабных колебаний среднего течения струи (волн неустойчивости). Также показано, что перемежаемость поля давления в области внешней границы турбулентной струи не может быть связана с крупномасштабными колебаниями, а является характеристикой мелкомасштабной турбулентности, также, как в случае однородной изотропной турбулентности.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 31-38 (2022) | Рубрики: 08.05 08.14

 

Юдин М.А., Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «Развитие начальных возмущений при обтекании незакрепленного цилиндра циркуляционным потоком жидкости с переменной завихренностью» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 39-46 (2022)

Рассмотрена двумерная система, имеющая вид незакрепленного кругового цилиндра, помещенного в циркуляционный поток невязкой несжимаемой жидкости с переменной завихренностью. Работа посвящена изучению процессов, происходящих в критических слоях вихревых течений (область, в которой фазовая скорость возмущений совпадает со скоростью среднего течения) на примере задачи, имеющей точное аналитическое решение. Ранее для такой системы была рассмотрена и описана дискретная часть спектра, т.е. были получены отдельные собственные колебания и показано, что в определенном диапазоне параметров система обладает сдвиговой неустойчивостью. В настоящей работе рассмотрены особенности динамики системы, связанные с непрерывным спектром. С этой целью решена начальная задача и проведен анализ процесса нарастания больших возмущений завихренности в окрестности критического слоя из состояния с гладкими начальными условиями.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 39-46 (2022) | Рубрики: 08.05 08.14

 

Бычков О.П., Фараносов Г.А. «Исследование влияния угла установки крыла на характеристики рассеяния ближнего гидродинамического поля турбулентной струи» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 57-67 (2022)

Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования влияния угла установки крыла на дальнее акустическое поле, связанное с рассеянием гидродинамических возмущений ближнего поля турбулентной дозвуковой струи на его задней кромке. Для модели, в которой рассеивающая поверхность моделируется полуплоскостью, с помощью метода Винера–Хопфа получена аналитическая зависимость основных характеристик поля рассеяния от угла установки рассеивающей поверхности. В заглушенной камере АК-2 ЦАГИ проведено экспериментальное исследование звукового поля конфигурации “сопло–пластина” при помощи подвижной азимутальной решетки микрофонов и показано хорошее соответствие теоретической модели данным измерений.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 57-67 (2022) | Рубрики: 08.05 08.14

 

Засько Г.В., Нечепуренко Ю.М. «Спектральный анализ оптимальных возмущений стратифицированного турбулентного течения Куэтта» Журнал вычислительной математики и математической физики, 61, № 1, с. 136-149 (2021)

Рассматриваются собственные моды и оптимальные возмущения уравнений стратифицированного турбулентного течения Куэтта, осредненных по горизонтальным пространственным переменным и линеаризованных относительно стационарного состояния. Установлено, что спектр таких уравнений симметричен относительно вещественной оси и лежит строго в левой полуплоскости, т.е. все собственные моды устойчивые, а главная часть оптимального возмущения представляет собой линейную комбинацию большого числа мод, отвечающих собственным значениям с наибольшими вещественными частями. При этом число наиболее значимых мод в этой линейной комбинации растет с ростом числа Рейнольдса.

Журнал вычислительной математики и математической физики, 61, № 1, с. 136-149 (2021) | Рубрика: 08.05

 

Зуев Ю.В. «Влияние коагуляции и дробления капель на параметры газокапельной турбулентной струи» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 164, № 1, с. 85-100 (2022)

Установлены условия, при которых расчет газокапельной турбулентной струи должен проводиться с учетом взаимодействия капель. Представлена математическая модель газожидкостной полидисперсной турбулентной струи, в которой учтены коагуляция и дробление капель. По результатам расчетов, выполненных по этой математической модели, определены три диапазона изменения начальной суммарной объемной концентрации капель, соответствующие различному влиянию взаимодействия капель в струе на ее параметры. Для первого диапазона характерно отсутствие влияния столкновений капель на все параметры струи, второй диапазон отличается незначительной зависимостью скоростей фаз от коагуляции капель, третий диапазон соответствует концентрации капель в начальном сечении струи, при которой происходят интенсивные процессы коагуляции и дробления капель, влияющие на все параметры струи. Сделаны следующие выводы: в первом и во втором случаях при решении многих прикладных задач уравнения математической модели струи могут быть записаны без учета межчастичного взаимодействия, в третьем случае учет коагуляции и дробления капель является обязательным.

Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 164, № 1, с. 85-100 (2022) | Рубрика: 08.05

 

Бычков О.П., Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. «О двух подходах к моделированию шума низкоскоростных дозвуковых струй» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 16-25 (2022)

Представлено подробное исследование структуры звукового поля дозвуковой турбулентной струи. Для анализа используются экспериментальные данные, полученные методом азимутальной декомпозиции, и численные данные, полученные методом моделирования крупных вихрей. Проводится сравнение двух подходов к моделированию источников шума: модели “мелкомасштабной” турбулентности и модели волн неустойчивости. Показано, что модель “мелкомасштабной” турбулентности позволяет воспроизвести нетривиальные характеристики направленности излучения азимутальных мод в широком диапазоне параметров и, по-видимому, является более адекватной реальной физике процессов генерации шума в дозвуковых струях.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 1, с. 16-25 (2022) | Рубрики: 04.01 08.05 08.06 08.14