Author Topic: Гидроаэродинамика и жизнь.  (Read 1479 times)

0 Members and 1 Guest are viewing this topic.

Offline Марбол

  • Blogger
  • *
  • Posts: 2617
  • Gender: Male
« on: November 9, 2013, 23:05 »
В этом октябре я ходил на научную конференцию в Крыловском научном центре; один из пленарных докладов был посвящён явлению обратного каскада энергии - в судостроении и в метеорологии. Само явление теоретически описывается, например, в монографии Чорина по основам теории турбулентности и заключается в следующем. В области, где одновременно сильно выражены сдвиговое течение и спиральность (т. е. существуют достаточно мощные вихри, оси которых направлены по потоку), - в такой области совершается перенос энергии не от более крупных колебаний к менее крупным (прямой каскад), а в обратном направлении (обратный каскад).

Конечно, как известно, в турбулентном течении колебания всех масштабов перемешаны, и речь может идти не об их строгом пространственном разделении, а только о том или ином процентном участии малых или крупных колебаний в каждой области потока. Соответственно, и перенос энергии между вихрями совершается не только от одной пространственной области к другой (что и происходит, в суммарном итоге), а ещё и от одних масштабов к другим в одной и той же области. Для учёта этого двоякого характера процесса, перенос между разными масштабами принято называть "каскадом энергии".

Естественно, что и прямой, и обратный каскады энергии происходят с некоторой потерей энергии. Для прямого каскада существует довольно широкий диапазон масштабов, в котором энергия почти не теряется на пути - т. н., "инерционный диапазон" масштабов. Физически существование этого диапазона выражается в том, что крупные колебания, по размерам сравнимые с обтекаемыми объектами, непрерывно дробятся на всё менее крупные возмущения, которым и передают почти всю свою кинетическую энергию. Лишь малая часть этой энергии рассеивается за счёт сил вязкого трения, непрерывно действующих между соседними возмущениями. Для очень больших и очень малых колебаний, однако, потери энергии уже существенны.

Для обратного каскада существует аналогичный диапазон масштабов, в котором энергия переносится почти без потерь. Естественно, что получаются два встречных потока энергии: один из них затрачивается на дробление, допустим, вихрей, а второй - наоборот, на их объединение. Неизбежно эти два потока энергии "встречаются" в некотором диапазоне масштабов; два противоречащих процесса взаимно компенсируются, и в потоке получаются довольно-таки устойчивые колебания ни малого, ни крупного масштаба. Они называются "мезомасштабными" колебаниями: например, вихрями.

Как явствует из сказанного, мезомасштабные вихри подпитываются энергией одновременно от меньших и от больших колебаний и поэтому довольно-таки устойчивы. Однако, как было сказано вначале, обратный каскад энергии создаётся в определённых условиях и, следовательно, в ограниченной области потока.

Помимо массы экспериментальных данных, в докладе говорилось об интересном проявлении феномена обратного каскада энергии. А именно, серьёзные, но местные разрушения, произошедшие на севере Ленинградской области летом 2011 года, докладчик объяснял именно как результат прохождения мезомасштабных атмосферных вихрей. Их энергии (и размеров) часто оказывалось недостаточно для разрушения деревянных домов и построек, но довольно - для скручивания тонких и средних деревьев. Причём географическое положение местностей наибольших разрушений, вместе с рельефом местности и общим направлением движения воздушных масс, вполне отвечают условиям создания мезомасштабных вихрей.

Offline Bhudh

  • Posts: 50395
  • Gender: Male
  • aka 蝎
    • Сайты по языкознанию
А Большое Красное Пятно на Юпитере — тоже своего рода мезомасштабный вихрь?
Пиши, что думаешь, но думай, что пишешь.
MONEŌ ERGŌ MANEŌ.
Waheeba dokin ʔebi naha.
«каждый пост в интернете имеет коэффициент бреда» © Невский чукчо

Offline Марбол

  • Blogger
  • *
  • Posts: 2617
  • Gender: Male
Совершенно верно, оно - самый настоящий, типичный мезомасштабный вихрь; докладчик сказал и о нём, даже показал фотку.

 

With Quick-Reply you can write a post when viewing a topic without loading a new page. You can still use bulletin board code and smileys as you would in a normal post.

Note: this post will not display until it's been approved by a moderator.
Name: Email:
Verification:
Type the letters shown in the picture
Listen to the letters / Request another image
Type the letters shown in the picture:
√49 Напишите ответ строчными буквами:
«Сто одёжек, все без застёжек» — что это?: