Висвітлено особливості турбулентного потоку. Розкрито питання турбулентності та хаосу, а також охарактеризовано магнітогідродинамічні процеси. Розглянуто основні поняття та методи опису нестійких конфігурацій. Вказано, за яких умов стійкі рівноважні структури стають нестійкими. Увагу приділено основним аспектам статистичної теорії турбулентності. Проаналізовано сучасні моделі опису турбулентності. Розкрито основні аспекти турбулентності в астрофізичній плазмі.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.320.22 + В253.320.43

Рубрики:

Течія. Рідина в'язка. Рідина нестислива < Гідродинаміка >

Турбулентний рух рідини. Турбулентність < Гідромеханіка >

Шифр НБУВ: Ж14063 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто енергетичні спектри тривимірного поля швидкості, індукованого набором вихрових петель із різною конфігурацією. Ця проблема тісно пов'язана з актуальним питанням, чи може хаотичний набір вихрових ниток відтворити реальну гідродинамічну турбулентність. Наведено кілька випадків, що надають можливість точно оцінити спектри. Дослідження проведено для ансамблю вихрових кілець різного розміру, а також для вихрових петель із фрактальною розмірністю Хаусдорфа, що дорівнює 5/3 і відповідає моделі полімерів Флорі. Обговорено отримані результати.

Штормові події остатніх років показали, що особливу загрозу складає руйнівний вплив вітру на міські технічні споруди та рослині насадження. В доній роботі наведено огляд математичних моделей і підходів до експериментального і теоретичного дослідження проблем, пов'язаних з впливом шквального вітру і торнадо на урбанізованих територій. Наведено комп'ютерні симуляції вітрової дії на стандартні багатоповерхівки мікрорайонів України. Обчислено коефіцієнти нормальних і зсувних компонент сил і моментів сил, які діють на поверхні будинків, а також вихрові сліди та території мікрорайонів за різних швидкостях вітру від помірних до шквальних. Розрахунки проведено за допомогою методу скінченних елементів з використанням моделі турбулентної течії повітря в пакеті AnSys2020. Показано, як за допомогою незначної зміни форми (дахи, додаткові проходи, щити) можна зменшити руйнівний вплив вітру на будинки і загрозу життю людей.

Останнім часом поняття турбулентності вийшло за межі природничих наук і широко вживається в суспільствознавстві, економіці, світовій політиці, історії науки і техніки. Турбулентними є процеси самоорганізації великої системи частинок в стійкі дисипативні структури фізичної, біологічної, соціальної, економічної природи. З огляду на це важливим і актуальним є здійснення більш широкого аналізу еволюції поняття турбулентності та методів його дослідження. Мета статті - представити історію відкриттів з теорії турбулентності, які вплинули на формування нелінійної динаміки. Дослідження виконано із застосуванням методів логічного аналізу, узагальнення, класифікації, систематизації. Історико-науковий метод використано для оцінки наукових результатів учених. Розглянуто внесок А. М. Колмогорова у розвиток теорії турбулентності; виникнення теорії турбулентності Ландау - Хопфа (1944 - 1948) та її вплив на формування понять, ідей та моделей нелінійної динаміки. Перехід до турбулентності Ландау - Хопфа сприяв зародженню іншої концепції виникнення турбулентних течій (сценарій Рюеля - Такенса, 1971). Проаналізовано подальший розвиток досліджень турбулентності в 60 - 80-х рр. ХХ ст., дослідження турбулентності плазми (коли виникають сильно нелінійні задачі); відокремлених хвиль у плазмі (Н. Забускі та М. Крускал, 1965 р.), сценарій Фейгенбаума (1978 - 1979), сценарій турбулентного руху Помо - Манневіля (1980). Зроблено висновок, що розвиток теорії турбулентності вплинув на формування нелінійної динаміки та її понятійного апарату (поняття дивного атрактора, конструктивного поняття самоподібності). У 1971 р. Д. Рюель і Ф. Такенс, піддавши критиці теорію Ландау - Хопфа, вперше вказали на існування дивного атрактора (одного з базових понять нелінійної динаміки), який демонструє чутливість до початкових умов. Формуванню поняття дивного атрактора і розвитку сценарію Рюеля - Такенса також сприяли дослідження Дж. Мак-Лафлін і П. Мартин (1974) та Дж. Голаба і Х. Суінні (1975). Виходячи зі сценарію Ландау - Хопфа, при з'ясуванні питання про те, як виникла турбулентність, Г. М. Заславський у 1978 р. запропонував простішу модель дивного атрактора, яка встановлює зв'язок між двома типами хаотичного руху. У 1983 р. В. С. Афрайнович та Л. П. Шільніков ввели поняття квазіатракторів. У 1996 р. український вчений О. М. Шарковський запропонував концепцію "ідеальної тур булентності" - нового математичного явища в детермінованих системах. Теорія турбулентності стрімко розвивається в Україні та за її межами, поступово поширюється на різні галузі науки і техніки.

Розглянуто актуальну проблему врахування особливостей формування та розвитку турбулентної макроструктури при розробці енергоефективних систем формування мікроклімату у приміщеннях. Створено фізичну концептуальну модель розвитку макроструктури турбулентних течій, що подається пеленою великих вихорів. Одержано кути розширення струмин і примежових шарів змішування, профілі швидкості, температури, теплопередачу крізь примежовий шар змішування й інші величини. Розроблено ефективну схему організації повітрообміну та повітророзподільники для приміщень без можливості витісняючої вентиляції.

Запропонована методика отримання суцільної гідрострумінь з використанням струму з дрібномасштабною турбулентністю, що утворюється в області розпаду решіткової турбулентності та відводиться у струмінь. У такій турбулентній структурі неможливо утворення вихорів, та присутність її у струмені буде перешкоджати утворенню високої турбулентності та затримає розпад струменя. Методика дозволить збільшити дальність дії імпульсних водометів, а також буде корисною у технологіях, де потрібна суцільний струмінь. Наведені приклади використання дрібномасштабної турбулентності у каналах та струменях. Показана відсутність ламінарності у струменях фонтанів типу Jumping Jet, а їхня особлива стабільність пояснена існуванням дрібномасштабної турбулентності, що свідчить на користь реальності концепції запропонованої методики.

Проведены экспериментальные исследования коэффициента сопротивления квазиустойчивому ламинарному потоку сверхтекучего He II при колебаниях кварцевого камертона, погруженного в жидкость при температуре 140 мК. В результате анализа различных аддитивных вкладов в значение коэффициента сопротивления установлен вклад от процесса баллистического рассеяния фононов на квантованных вихрях сверхтекучего гелия при малых амплитудах колебаний ножек камертона, который при увеличении амплитуды этих колебаний и количества квантованных вихрей сменяется новым процессом. Показано, что наблюдаемые экспериментальные зависимости коэффициента сопротивления от скорости потока жидкости могут быть объяснены многократным рассеянием фононов, которое ранее в качестве диссипационного механизма не предлагалось. Построена зависимость эффективного сечения процесса многократного рассеяния фононов от скорости колебаний ножек камертона.

Представлено результати дослідження щодо оцінки впливу зміни висоти елементів штучної шорсткості на рівень втрат в дифузорному каналі. Показано, що встановлення штучної шорсткості впливає на параметри потоку в дифузорному каналі. Використання елементів штучної шорсткості, висота яких поступово зростає, призводить до зменшення рівня гідравлічних втрат в дифузорному каналі.

Наведено модель і результати з математичного моделювання деяких видів турбулентних пристінних течій. Розрахунки виконано безітераційним скінченно-різницевим маршевим методом з другим порядком точності за обома координатами. Проведено зіставлення розрахункових результатів у різних перерізах уздовж розвитку течії з експериментальними даними демонструють задовільну збіжність.

Приводятся результаты CFD-моделирования течения и теплообмена восходящих потоков воды в гладких трубах при сверхкритических давлениях. Представлены данные, касающиеся двумерной картины локальных теплофизических характеристик исследуемых процессов. Рассматриваются особенности движения фронта псевдокритического перехода. Приводятся результаты методических исследований по верификации моделей турбулентности.

В обзоре рассмотрены последние достижения в области теории динамо. Обсуждается применение модели турбулентного конвективного динамо к проблеме генерации крупномасштабных вихревых и магнитных структур в фотосфере Солнца. Рассмотрены новые модели вихревого динамо во вращающейся жидкости с внешней мелкомасштабной силой. Основные результаты в этих моделях получены с помощью метода многомасштабного асимптотического разложения. Приведены результаты численного анализа нелинейных уравнений магнито-вихревого динамо в стационарном режиме. Найдены решения в виде спиральных кинков, нелинейных периодических волн и солитонов, которые также рассмотрены в обзоре.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.320.43 в641

Рубрики:

Турбулентний рух рідини. Турбулентність < Гідромеханіка >

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.320.43

Рубрики:

Турбулентний рух рідини. Турбулентність < Гідромеханіка >

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В368.321 + В253.320.43

Рубрики:

Надплинність

Турбулентний рух рідини. Турбулентність < Гідромеханіка >

Шифр НБУВ: Ж14063 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.320.43 в641

Рубрики:

Турбулентний рух рідини. Турбулентність < Гідромеханіка >

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.320.43 в641

Рубрики:

Турбулентний рух рідини. Турбулентність < Гідромеханіка >

Шифр НБУВ: Ж16631 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Formation of low frequency harmonics on turbulent distribution in the system of waves on the surface of liquid hydrogen has been studied in the frequency range 1 - 100 Hz (capillary-gravity waves). It is shown that the geometry of the experimental cell has a significant influence on the direct cascade of capillary waves generated by monochromatic force as well as on the direction of the wave energy transfer from the range of pumping towards that of dissipation. Besides a direct turbulent cascade, single half-frequency harmonic generation was observed in a cylindrical cell under high pump power. In a square cell we observed not only a half-frequency harmonic but a number of low frequency harmonics below the driving frequency generated by the nonlinear three-wave interaction. In the case of a rectangular cell we observed formation of incommensurate low frequency harmonics caused by the three-wave interaction of capillary waves and generation of a wave mode of ~ 1 Hz in the frequency range of gravity waves which could be attributed to the four-wave interaction.

Рассмотрены особенности методики расчёта характеристик вихревых следов, полученных за телами произвольной формы в нестационарной нелинейной постановке задачи для случая двухмерного течения жидкости.

Рассмотрены основные подходы к численному моделированию турбулентных течений в кольцевой области между вращающимися цилиндрами (течения Куэтта - Тейлора). Получены расчетные результаты, коррелирующие с известными экспериментальными результатами. На основе сравнительного анализа предложена наиболее подходящая дифференциальная модель турбулентности для расчета сопряженных задач гидродинамики и теплообмена в потоке Куэтта - Тейлора.