Учёные МГУ разработали более точный метод моделирования турбулентности

Новости МирТесен

Сотрудники НИИ механики МГУ провели исследование, посвященное распространению возмущений в потоках, образующихся между двумя сферическими границами. Данная модель позволяет имитировать геофизические течения, характеризующиеся наличием сдвиговых слоев.

Результаты работы опубликованы в журнале «Письма в журнал технической физики» и могут быть применены в разработке гироскопов и других устройств.

Исследования были выполнены специалистами лаборатории экспериментальной гидродинамики НИИ механики МГУ. Анализ охватывал два сценария: вращение границ в одну сторону и вращение навстречу друг другу. Возмущению подвергалась скорость вращения внутренней сферы – как посредством периодических, так и случайных изменений. При этом особое внимание было уделено шумовым возмущениям, отличающимся различными спектральными характеристиками.

В ходе исследования было выявлено, что сдвиговые слои влияют на распространение возмущений. При этом случайные шумы характеризуются одинаковым типом затухания, а распространение периодических колебаний определяется их частотой. Кроме того, выяснилось, что наиболее сильные колебания и наибольшее воздействие на кинетическую энергию потока оказывают шумы с более резким изменением спектра.

«При удалении от источника шума наблюдается изменение спектров флуктуаций скорости. В ходе исследования были выявлены все типы спектров, которые ранее получались в экспериментах и численных моделях турбулентных потоков во вращающихся сферических слоях. Наиболее значимым результатом стало совпадение поведения флуктуаций, зафиксированных в эксперименте, и процессов, протекающих в атмосфере Земли, – подчеркнула старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной гидродинамики НИИ механики МГУ Ольга Кривоносова.

Изучение распространения шума позволит воссоздать спектры, свойственные турбулентности, при расчете атмосферных потоков. Эти сведения могут быть полезны при разработке центрифуг, сферических гироскопов, вискозиметров и других приборов, использующих вращающиеся жидкости.

Информация предоставлена пресс-службой МГУ