Наблюдения перемежаемости и обобщённого самоподобия в турбулентных пограничных слоях лабораторной и магнитосферной плазмы: на пути к определению количественных характеристик переноса

В.П. Будаев^а, б, С.П. Савин^б, Л.М. Зелёный^б
^аНациональный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. акад. Курчатова 1, Москва, 123182, Российская Федерация
^бИнститут космических исследований РАН, ул. Профсоюзная 84/32, Москва, 117997, Российская Федерация

Сравнительный анализ фундаментальных свойств флуктуаций вблизи границ плазмы, удерживаемой в термоядерных установках, и плазмы в турбулентных погранслоях (ТПС) магнитосферы Земли показал схожесть их основных статистических характеристик, в том числе зависимостей от масштабов (скейлинга) структурных функций и параметров мультифрактальности. Наблюдаются перемежаемый характер флуктуаций и аномальный перенос массы и импульса за счёт спорадических инжекций плазменных потоков с вероятностью больших амплитуд потока значительно выше, чем предсказывается гауссовым законом классической диффузии. Турбулентность в периферийной области удержания плазмы в термоядерных установках и в ТПС обладает обобщённым свойством масштабной инвариантности в широком диапазоне характерных длин, простирающемся вплоть до масштабов диссипации. Экспериментальные скейлинги, полученные в плазменных ТПС, используются для сравнения с результатами экспериментов в нейтральных средах, что позволяет выявить универсальные свойства развитой турбулентности. Скейлинги ТПС описываются логпуассоновской моделью с квазиодномерными диссипативными структурами. Закон среднеквадратичного смещения частиц $\langle \delta x^2\rangle$ со временем $\tau$, полученный из экспериментальных параметров логпуассоновского распределения $\langle \delta x^2\rangle \propto \tau^\alpha$, с показателем $\alpha\approx 1,2-1,8$ свидетельствует о наличии супердиффузии в изучаемых ТПС. Определение характера обобщённого диффузионного процесса из имеющихся регулярных данных является одним из необходимых шагов на пути количественного описания процессов переноса в ТПС.

Текст pdf (1,6 Мб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.0181.201109a.0905

PACS: 05.45.−a, 47.27.−i, 52.35.Ra (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0181.201109a.0905
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2011/9/a/
Web of Science

000298416500001
ADS NASA

2011PhyU...54..875B
Цитата: Будаев В П, Савин С П, Зелёный Л М "Наблюдения перемежаемости и обобщённого самоподобия в турбулентных пограничных слоях лабораторной и магнитосферной плазмы: на пути к определению количественных характеристик переноса" УФН 181 905–952 (2011)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Русский

English

@article{Budaev:2011,
	author = {V. P. Budaev and S. P. Savin and L. M. Zelenyi},
	title = {Investigation of intermittency and generalized self-similarity of turbulent boundary layers in laboratory and magnetospheric plasmas: towards a quantitative definition of plasma transport features},
	publisher = {Uspekhi Fizicheskikh Nauk},
	year = {2011},
	journal = {Usp. Fiz. Nauk},
	volume = {181},
	number = {9},
	pages = {905-952},
	url = {https://ufn.ru/ru/articles/2011/9/a/},
	doi = {10.3367/UFNr.0181.201109a.0905}
}

Поступила: 2 июля 2010, доработана: 22 февраля 2011, одобрена в печать: 2 марта 2011

English citation: Budaev V P, Savin S P, Zelenyi L M “Investigation of intermittency and generalized self-similarity of turbulent boundary layers in laboratory and magnetospheric plasmas: towards a quantitative definition of plasma transport features” Phys. Usp. 54 875–918 (2011); DOI: 10.3367/UFNe.0181.201109a.0905