Моделирование когерентных структур (топологических солитонов) в закрытых помещениях путем численного решения уравнений гидродинамики

Проведено моделирование когерентных структур (трехмерных топологических солитонов) путем численнного решения уравнений гидродинамики (уравнений Навье–Стокса) в закрытых помещениях, без обмена вещществом среды через границы. Приведены результаты решения восьми краевых задач: павильон спектрографа и подкупольное помещение крупных астрономических телескопов: Большого солнечного вакуумного телескопа и Большого телескопа альт-азимутального (БСВТ и БТА), кубическое помещение, плоская квадратная ккювета, труба квадратного сечения, пристеночная турбулентность (термики), купол (полусфера с вязкой средой), открытое пространство над одним нагретым пятном. Показано, что внутри помещений наблюдаются уединенные крупные вихри (когерентные структуры или топологические солитоны). В случае одинаковых ккраевых условий картины движений, полученные численным моделированием и независимо зарегистрированные авторами ранее экспериментально (в воздухе помещений БСВТ и БТА), практически совпадают. Совпадают также картины движения сред внутри других закрытых объемов, полученные нами численным моделированием и экспериментально зарегистрированные ранее в работах других авторов. Численные расчеты подтверждают сформулированный ранее нами экспериментальный вывод, что смешивание многих когерентных структур с разными близкими размерами (и с близкими частотами главных вихрей) дает некогерентную колмогоровскую турбулентность. Кроме того, достаточно протяженные инерциоонные интервалы спектра с колмогоровским 5/3-степенным убыванием наблюдаются в средах с большой вязкостью.

• Лукин В.П.
• Носов В.В.
• Носов Е.В.
• Торгаев А.В.

• Прикладные науки. Медицина. Технология

• Технические науки. Промышленность
• Социальные (общественные) науки
• Естественные науки
• Физико-математические науки