RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 12, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2016

 / 

Февраль

←  →

Обзоры актуальных проблем


Система конвективных термиков как обобщённый ансамбль броуновских частиц

 а, б,  а, б
а Институт проблем нефти и газа РАН, ул. Губкина 3, Москва, 119333, Российская Федерация
б Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация

Рассмотрена система термиков, формирующая тонкую структуру турбулентного конвективного слоя жидкости или газа. Изложен упрощённый вероятностно-геометрический подход, позволяющий определить средние параметры системы термиков на плоскости по измерениям вдоль линии наблюдения. Для изолированного термика построено динамическое уравнение, учитывающее его взаимодействие с окружающей средой. Для системы термиков построено стохастическое уравнение Ланжевена, подобное уравнению ансамбля "быстрых" броуновских частиц. Нелинейное уравнение Ланжевена системы термиков приводит к ассоциированной кинетической форме уравнения Фоккера—Планка. Показано, что стационарное решение кинетического уравнения Фоккера—Планка имеет форму распределения Максвелла и аппроксимирует экспериментально наблюдаемые распределения в турбулентном конвективном слое атмосферы.

Текст pdf (735 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.0186.201602a.0113
Ключевые слова: стохастический ансамбль конвективных термиков, нелинейное уравнение Ланжевена, уравнение Фоккера—Планка, распределение Максвелла по скоростям в ансамбле конвективных термиков
PACS: 05.10.Gg, 05.40.Jc, 44.25.+f, 92.60.Fm, 92.60.hk (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0186.201602a.0113
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2016/2/b/
000377714800002
2-s2.0-84973125282
2016PhyU...59..109V
Цитата: Вульфсон А Н, Бородин О О "Система конвективных термиков как обобщённый ансамбль броуновских частиц" УФН 186 113–124 (2016)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 20 августа 2015, доработана: 30 ноября 2015, 1 декабря 2015

English citation: Vulfson A N, Borodin O O “The system of convective thermals as a generalized ensemble of Brownian particles” Phys. Usp. 59 109–120 (2016); DOI: 10.3367/UFNe.0186.201602a.0113

Список литературы (65) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (11) Похожие статьи (20)

  1. Einstein A Ann. Physik 17 549 (1905)
  2. Einstein A Investigations on the Theory of the Brownian Movement (New York: BN Publ., 2011)
  3. von Smoluchowski M Ann. Physik 21 756 (1906)
  4. Kramers H A Physica 7 284 (1940)
  5. Chandrasekhar S Rev. Mod. Phys. 15 1 (1943); Пер. на русск. яз., Чандрасекар С Стохастические проблемы в физике и астрономии (М.: ИЛ, 1947)
  6. Климонтович Ю Л Статистическая теория открытых систем (М.: Янус, 1995); Пер. на англ. яз., Klimontovich Yu L Statistical Theory of Open Systems (Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1998)
  7. Klimontovich Yu L Physica A 163 515 (1990)
  8. Климонтович Ю Л Турбулентное движение и структура хаоса. Новый подход к статистической теории открытых систем (М.: Наука, 1990); Пер. на англ. яз., Klimontovich Yu L Turbulent Motion and the Structure of Chaos: A New Approach to the Statistical Theory of Open Systems (Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1991)
  9. Климонтович Ю Л УФН 164 811 (1994); Klimontovich Yu L Phys. Usp. 37 737 (1994)
  10. Dunkel J, Hänggi P Phys. Rev. E 71 016124 (2005)
  11. Fa K S Braz. J. Phys. 36 777 (2006)
  12. Вульфсон Н И Исследование конвективных движений в свободной атмосфере (М.: Изд-во АН СССР, 1961); Пер. на англ. яз., Vulfson N I Convective Motions in a Free Atmosphere (Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations, 1964)
  13. Frish A S, Businger J A Boundary-Layer Meteor. 3 301 (1973)
  14. Manton M J Boundary-Layer Meteor. 12 491 (1977)
  15. Scorer R S, Ludlam F H Quart. J. R. Meteor. Soc. 79 94 (1953)
  16. Lenschow D H, Stephens P L Boundary-Layer Meteor. 19 509 (1980)
  17. Renno N O et al. J. Geophys. Res. 109 E07001 (2004)
  18. Hooper W P, James J E J. Atmos. Sci. 57 2649 (2000)
  19. Wilczak J M, Tillman J E J. Atmos. Sci. 37 2424 (1980)
  20. Marshall J, Schott F Rev. Geophys. 37 1 (1999)
  21. Huppert H E, Turner J S J. Fluid Mech. 106 299 (1981)
  22. Hänggi P, Thomas H Phys. Rep. 88 207 (1982)
  23. Sancho J M, San Miguel M, Dürr D J. Stat. Phys. 28 291 (1982)
  24. Sancho J M Phys. Rev. E 84 062102 (2011)
  25. Kwon C, Ao P Phys. Rev. E 84 061106 (2011)
  26. Голицын Г С Статистика и динамика природных процессов и явлений: Методы, инструментарий, результаты (М.: КРАСАНД, 2013)
  27. Pope S B Turbulent Flows (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2000)
  28. Вульфсон А Н, Бородин О О Докл. РАН. Сер. Геофизика 440 120 (2011); Vulfson A N, Borodin O O Dokl. Earth Sci. 440 1287 (2011)
  29. Vul'fson A N, Borodin O O Proc. IUTAM 8 238 (2013)
  30. Ogura Y, Phillips N A J. Atmos. Sci. 32 173 (1962)
  31. Вульфсон А Н Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана 17 873 (1981); Vulfson A N Izv. Acad. Sci. USSR. Atmos. Oceanic Phys. 17 646 (1981)
  32. Deardorff J W J. Atmos. Sci. 27 1211 (1970)
  33. Adrian R J, Ferreira R T D S, Boberg B Exp. Fluids 4 121 (1986)
  34. Zeman O, Lamley J L J. Atmos. Sci. 33 1974 (1976)
  35. Lenschow D H, Wyngaard J C, Pennell W T J. Atmos. Sci. 37 1313 (1980)
  36. Kaimal J C et al. J. Atmos. Sci. 33 2152 (1976)
  37. Willis G E, Deardorff J W J. Atmos. Sci. 31 1297 (1974)
  38. Deardorff J W, Willis G E Boundary-Layer Meteor. 32 205 (1985)
  39. Caughey S J Atmospheric Turbulence and Air Pollution Modeling (Eds F T M Nieuwstadt, H Van Dop) (Dordrecht: D. Reidel Publ. Co., 1982) p. 107
  40. Монин А С, Обухов А М Труды Геофиз. инст. АН СССР 151 163 (1954)
  41. Priestly C H B Turbulent Transfer in the Lover Atmosphere (Chicago: Univ. of Chicago Press, 1959); Пер. на русск. яз., Пристли С Турбулентный перенос в приземном слое воздуха (Л.: Гидрометеоиздат, 1964)
  42. Вульфсон А Н, Володин И А, Бородин О О Метеорология и гидрология 10 5 (2004); Vulfson A N, Volodin I A, Borodin O O Russ. Meteor. Hydrology 10 1 (2004)
  43. Вульфсон А Н, Бородин О О Метеорология и гидрология 8 5 (2009); Vulfson A N, Borodin O O Russ. Meteor. Hydrology 8 491 (2009)
  44. Бызова Н Л, Гаргер Е К, Иванов В Н Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси (Л.: Гидрометеоиздат, 1991)
  45. Greenhut G K, Khalsa S J S J. Climate Appl. Meteor. 26 813 (1987)
  46. Wilkins E M et al. J. Geophys. Res. 74 4472 (1969)
  47. Scorer R S Environmental Aerodynamics (New York: Halsted Press, 1978); Пер. на русск. яз., Скорер Р Аэрогидродинамика окружающей среды (М.: Мир, 1980)
  48. Turner J S Buoyancy Effects in Fluids (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1995); Пер. на русск. яз., Тернер Дж Эффекты плавучести в жидкостях (М.: Мир, 1977)
  49. Андреев В, Панчев С Динамика атмосферных термиков (Л.: Гидрометеоиздат, 1975)
  50. Yano J I Atmos. Chem. Phys. 14 7019 (2014)
  51. Седов Л И Механика сплошной среды (СПб.: Лань, 2004)
  52. Goldstein S Modern Developments in Fluid Dynamics (New York: Dover, 1965); Пер. на русск. яз., Гольдштейн С Современное состояние гидроаэродинамики вязкой жидкости (М.: ИЛ, 1948)
  53. Levine J J. Meteor. 16 653 (1959)
  54. Wang C P Phys. Fluids 14 1643 (1971)
  55. Петров А Г Аналитическая гидродинамика (М.: Физматлит, 2010)
  56. Вульфсон Н И, Левин Л М Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана 10 344 (1974); Vulfson A N, Levin L M Izv. Acad. Sci. USSR. Atmos. Oceanic Phys. 10 344 (1974)
  57. van Kampen N G Stochastic Processes in Physics and Chemistry 3rd ed. (Amsterdam: North-Holland, 2007); Пер. на русск. яз., Ван Кампен Н Г Стохастические процессы в физике и химии (М.: Высшая школа, 1990)
  58. Gardiner C W Stochastic Methods: Handbook for the Natural and Social Sciences 4th ed. (Berlin: Springer-Verlag, 2009); Пер. на русск. яз., Гардинер К В Стохастические методы в естественных науках (М.: Мир, 1986)
  59. Coffey W T, Kalmykov Y P The Langevin Equation (World Scientific Series in Contemporary Chemical Physics) Vol. 27 3rd ed. (Singapore: World Scientific, 2012)
  60. Файнберг В Я ТМФ 149 483 (2006); Fainberg V Ya Theor. Math. Phys. 149 1710 (2006)
  61. Ao P, Kwon C, Qian H Complexity 12 19 (2007)
  62. Ao P Commun. Theor. Phys. 49 1073 (2008)
  63. Lenschow D H J. Appl. Meteor. 9 874 (1970)
  64. Caughey S J, Kitchen M, Leighton J R Boundary-Layer Meteor. 25 345 (1983)
  65. Quintarelli F Boundary-Layer Meteor. 52 209 (1990)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение