Эволюция вихревых возмущений на различных стадиях турбулентных течений
УДК 532.507
Эволюция вихревых возмущений
на различных стадиях турбулентных течений
© М. <...> Шевелкина2
1
Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, 125412, Россия
2
МГТУ им. <...> Предложен и верифицирован подход к моделированию стационарной стадии
турбулентности как развивающегося во времени винеровского случайного процесса. <...> На стадии затухания турбулентности обнаружен эффект обратной эволюции
возмущений, направленной на укрупнение масштабов вихревых структур за счет
механизма диффузии вихрей. <...> В общих чертах турбулентное
течение можно рассматривать как хаотическое неупорядоченное
движение жидкости или газа. <...> Принципиальным является то, что турбулентное течение – диссипативный процесс и может развиваться
только в открытой системе при наличии внешнего по отношению к
среде источника энергии, поддерживающего динамику возмущений. <...> В этом случае в системе не может достигаться равновесное распределение возмущений, подобное локально равновесному распределению
частиц в газах, где движение молекул также неупорядоченное и хаотическое. <...> Однако возможно стационарное состояние турбулентного
течения, когда кинетическая энергия возмущений, переходящая за
счет вязких напряжений во внутреннюю энергию (нагрев) среды,
полностью компенсируется энергией, поступающей извне. <...> В общем
случае развитие турбулентных течений подразделяют на три стадии:
возникновение турбулентности, развитая турбулентность, затухание. <...> Очевидно, что стадии возникновения и затухания турбулентности
существенно нестационарные, в то время как стадия развитой турбулентности может иметь стационарный характер. <...> Физическая природа возникновения турбулентности связана с
гидродинамическими неустойчивостями, прежде всего сдвиговыми,
такими как неустойчивость Гельмгольца. <...> При этом
во многих случаях дозвуковых течений возникающие возмущения
поля скоростей <...>