МОСКВА, 23 октября. /ТАСС/. Физики из Института теоретической физики имени Ландау РАН и НИУ ВШЭ максимально детально просчитали то, как меняется поведение турбулентных потоков в двумерных средах под действием внешних факторов. Раскрытые ими механизмы стабилизации этих вихрей помогут ученым точнее моделировать атмосферные и океанические потоки, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Physics of Fluids.
"Проведенные нами расчеты значительным образом расширяют наши представления о том, как свойства пограничных слоев и асимметрия прилагаемых внешних сил влияет на формирование крупномасштабных структур в двумерной турбулентности. Полученные нами данные создают прочный фундамент для будущих исследований в этой области", - говорится в исследовании.
К такому выводу пришли научный сотрудник ИТФ имени Ландау РАН (Черноголовка) и Международной лаборатории физики конденсированного состояния НИУ ВШЭ (Москва) Владимир Парфеньев и его коллега по вузу Алиса Шиканиан при теоретическом изучении особенностей в поведении турбулентности в "плоских" двумерных системах.
Как объясняют физики, законы турбулентности в трехмерных и двумерных системах кардинально различаются. В первых энергия движется по прямому каскаду: в них большие потоки склонны распадаться на маленькие, энергия которых выделяется в виде тепла. В двумерных системах турбулентность проявляется иначе - их "плоская" природа заставляет энергию перемещаться по обратному каскаду, в результате чего мелкие вихри стремятся объединяться в крупные.
Недавно экспериментаторы обнаружили, наблюдая за ростом этих вихрей, что в некоторых случаях они остаются стабильными необычно долгое время, тогда как в других случаях они становились хаотичными и часто случайным образом меняли направление вращения. Российские ученые заинтересовались тем, почему это так происходит, и для поиска ответов на эти вопросы они создали очень детальную компьютерную модель турбулентных потоков в двумерной среде.
Проведенные ими расчеты показали, что ключевую роль в стабилизации вихрей играли внешние силы, которые могли существенным образом продлить время жизни и снизить уровень "хаоса" в системе даже при приложении относительно слабых постоянных внешних воздействий. Также ученые обнаружили, что трения жидкости только о стенки сосуда недостаточно для остановки процесса формирования крупных вихрей. Все это важно для понимания того, как возникают различные океанические и атмосферные течения, подытожили физики.
