Колчанова Е.А. «Влияние вариации пористости и проницаемости на конвективную устойчивость двухслойной системы при продольной вибрации в невесомости» Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 2, с. 38-47 (2020)

Изучается влияние вариации пористости и проницаемости на порог возникновения осредненной конвекции однокомпонентной жидкости в неоднородно нагретом горизонтальном слое, частично заполненном пористой зоной в условиях нулевой гравитации. Система жидкостного и пористого слоев как целое колеблется с высокой частотой и малой амплитудой в продольном направлении. Проницаемость связана с пористостью формулой Кармана-Козени и однородна в пределах пористой зоны. При численном моделировании линейной задачи устойчивости квазиравновесия жидкости в слоях применяется метод построения фундаментальной системы решений с ортогонализацией векторов частных решений. Находится порог возникновения коротковолновых и длинноволновых конвективных валов. С ростом пористости от 0.3 до 0.8 наблюдается резкая смена вида неустойчивости с коротковолновой на длинноволновую, которая также присутствует при термогравитационной конвекции в слоистых жидкостных системах с пористой зоной в земных условиях. Выделена особенность конвекции в невесомости по сравнению с течением в поле силы тяжести, которая заключается в немонотонном поведении порога устойчивости с ростом пористости при разных фиксированных частотах вибрации. При малых частотах имеется повышение порога, а при больших частотах – его понижение в интервале пористостей от 0.3 до 0.8. Дополнительно исследуется влияние двух типов граничных условий для касательных скоростей вблизи границы раздела слоев на порог возбуждения конвекции в системе с пористой зоной небольшой проницаемости.

Мамыкин А.Д., Лосев Г.Л., Мандрыкин С.Д. «Анализ мод крупномасштабной циркуляции жидкого натрия в эксперименте по турбулентной конвекции Релея–Бенара» Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 2, с. 65-73 (2020)

Представлены результаты экспериментального исследования турбулентной конвекции жидкого натрия в вертикальном цилиндре с единичным аспектным отношением, нагреваемом с одного торца и охлаждаемом с другого. Проведён подробный спектральный анализ температурных сигналов для экспериментов длительностью от 1 до 7 ч. Показано, что во всём диапазоне чисел Релея (0.6–2.2)·10⁷ турбулентное течение самоорганизуется в крупномасштабную циркуляцию (КМЦ), занимающую всю полость и имеющую сложную пространственно-временную структуру. Помимо основной моды в структуре течения присутствуют дополнительные, такие как слошинг и торсионные колебания. Разработанный алгоритм обработки экспериментальных данных позволил выделить данные моды и провести независимый анализ их характеристик. Долговременные замеры позволили обнаружить блуждание плоскости основной моды КМЦ с помощью разработанного алгоритма фильтрации экспериментальных данных. Процесс блуждания имеет непериодический характер и заключается в нерегулярных поворотах плоскости КМЦ преимущественно на углы порядка 40–50° на временных масштабах от единиц до десятков минут и, редко, на углы порядка 90° и даже на 180° на больших временных масштабах. Такие редкие события удалось зафиксировать на вейвлетдиаграммах в виде всплесков спектральной плотности энергии.