Выпуски

 / 

2011

 / 

Сентябрь

  

Обзоры актуальных проблем


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

 а, б,  б,  б
а Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. акад. Курчатова 1, Москва, 123182, Российская Федерация
б Институт 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
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
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/
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

Поступила: 2 июля 2010, доработана: 22 февраля 2011, 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 featuresPhys. Usp. 54 875–918 (2011); DOI: 10.3367/UFNe.0181.201109a.0905

Список литературы (300) Статьи, ссылающиеся на эту (43) Похожие статьи (20) ↓

  1. С.Д. Данилов, Д. Гурарий «Квазидвумерная турбулентность» 170 921–968 (2000)
  2. К.В. Кошель, С.В. Пранц «Хаотическая адвекция в океане» 176 1177–1206 (2006)
  3. О.Г. Онищенко, О.А. Похотелов и др. «Структура и динамика концентрированных мезомасштабных вихрей в атмосферах планет» 190 732–748 (2020)
  4. Л.М. Зеленый, А.В. Милованов «Фрактальная топология и странная кинетика: от теории перколяции к проблемам космической электродинамики» 174 809–852 (2004)
  5. Б.М. Смирнов «Электрический цикл в земной атмосфере» 184 1153–1176 (2014)
  6. А.Н. Вульфсон, О.О. Бородин «Система конвективных термиков как обобщённый ансамбль броуновских частиц» 186 113–124 (2016)
  7. А.С. Монин, Ю.А. Шишков «Климат как проблема физики» 170 419–445 (2000)
  8. А.А. Чернышов, К.В. Карельский, А.С. Петросян «Подсеточное моделирование для исследования сжимаемой магнитогидродинамической турбулентности космической плазмы» 184 457–492 (2014)
  9. О.Г. Онищенко, О.А. Похотелов, Н.М. Астафьева «Генерация крупномасштабных вихрей и зональных ветров в атмосферах планет» 178 605–618 (2008)
  10. Ф.В. Должанский «О механических прообразах фундаментальных гидродинамических инвариантов и медленных многообразий» 175 1257–1288 (2005)
  11. В.И. Кляцкин «Кластеризация и диффузия частиц и плотности пассивной примеси в случайных гидродинамических потоках» 173 689–710 (2003)
  12. О.Г. Бакунин «Стохастическая неустойчивость и турбулентный перенос. Характерные масштабы, инкременты, коэффициенты диффузии» 185 271–306 (2015)
  13. К.П. Зыбин, В.А. Сирота «Модель вытягивающихся вихрей и обоснование статистических свойств турбулентности» 185 593–612 (2015)
  14. М.Г. Булатов, Ю.А. Кравцов и др. «Физические механизмы формирования аэрокосмических радиолокационных изображений океана» 173 69–87 (2003)
  15. Ф.В. Должанский, В.А. Крымов, Д.Ю. Манин «Устойчивость и вихревые структуры квазидвумерных сдвиговых течений» 160 (7) 1–47 (1990)
  16. А.Б. Медвинский, С.В. Петровский и др. «Формирование пространственно-временных структур, фракталы и хаос в концептуальных экологических моделях на примере динамики взаимодействующих популяций планктона и рыбы» 172 31–66 (2002)
  17. В.В. Яньков «Aттракторы и инварианты вмороженности в турбулентной плазме» 167 499–516 (1997)
  18. Л.С. Леденцов, Б.В. Сомов «Разрывные течения плазмы в магнитной гидродинамике и физике магнитного пересоединения» 185 113–142 (2015)
  19. В.И. Кляцкин «Интегральные характеристики — ключ к пониманию структурообразования в стохастических динамических системах» 181 457–482 (2011)
  20. А.Ю. Лоскутов «Очарование хаоса» 180 1305–1329 (2010)

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение