Сжимаемые вихревые структуры и их роль в зарождении гидродинамической турбулентности

Д.С. Агафонцев^†^а, б, Е.А. Кузнецов^‡^б, в, г, А.А. Майлыбаев^§^д, Е.В. Серещенко^*^б, е
^аИнститут океанологии им. ПП Ширшова РАН, ул.Красикова 23, Москва, 117218, Российская Федерация
^бСколковский институт науки и технологий, Территория Инновационного Центра Сколково , Большой бульвар 30, стр.1, Москва, 121205, Российская Федерация
^вФизический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
^гИнститут теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН, ул. Косыгина 2, Москва, 119334, Российская Федерация
^дInstituto de Matemática Pura e Aplicada, Estrada Dona Castorina 110, Rio de Janeiro, CEP 22460-320, Brasil
^еИнститут теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, ул. Институтская, 4/1, Новосибирск, 630090, Российская Федерация

Представлены результаты исследований зарождения квазидвумерных (в виде тонких блинов) вихревых структур в трёхмерных течениях и сужающихся квазиодномерных структур в двумерной гидродинамике при больших числах Рейнольдса, когда в главном порядке развитие этих структур может быть соответственно описано трёхмерными и двумерными уравнениями Эйлера идеальной несжимаемой гидродинамики. Численно и аналитически показано, что сжатие этих структур и соответственно увеличение их амплитуд обязано сжимаемости вмороженных полей — поля непрерывно распределённых вихревых линий в случае трёхмерной гидродинамики и поля линий ротора завихренности (di-vorticity) для двумерных течений. Выяснено, что рост завихренности и ротора завихренности можно рассматривать как процесс опрокидывания соответствующих векторных полей; при больших интенсивностях этот процесс имеет скейлинговый характер колмогоровского типа, связывающий максимальную амплитуду и соответствующие толщины/ширины структур. Проанализирована возможная связь этих когерентных структур в формировании колмогоровского спектра турбулентности и спектра Крейчнана, соответствующего постоянному потоку энстрофии в случае двумерной турбулентности.

Текст pdf (1,2 Мб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2020.11.038875

Ключевые слова: вихревые линии, завихренность, опрокидывание, турбулентность, вмороженные поля
PACS: 47.10.−g, 47.27.−i, 47.32.−y (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.11.038875
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/2/d/
Web of Science

000805351300005
Scopus

2-s2.0-85129834016
ADS NASA

2022PhyU...65..189A
Цитата: Агафонцев Д С, Кузнецов Е А, Майлыбаев А А, Серещенко Е В "Сжимаемые вихревые структуры и их роль в зарождении гидродинамической турбулентности" УФН 192 205–225 (2022)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)Medline

RefWorks

Русский

English

RT Journal
T1 Сжимаемые вихревые структуры и их роль в зарождении гидродинамической турбулентности
A1 Агафонцев,Д.С.
A1 Кузнецов,Е.А.
A1 Майлыбаев,А.А.
A1 Серещенко,Е.В.
PB Успехи физических наук
PY 2022
FD 10 Feb, 2022
JF Успехи физических наук
JO Усп. физ. наук
VO 192
IS 2
SP 205-225
DO 10.3367/UFNr.2020.11.038875
LK https://ufn.ru/ru/articles/2022/2/d/

Поступила: 31 августа 2020, одобрена в печать: 18 ноября 2020

English citation: Agafontsev D S, Kuznetsov E A, Mailybaev A A, Sereshchenko E V “Compressible vortex structures and their role in the onset of hydrodynamic turbulence” Phys. Usp. 65 189–208 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2020.11.038875