«Лабораторное моделирование крупномасштабных конвективных спиральных вихрей во вращающейся жидкости»
Г.В. Левина (ИМСС УрО РАН, ИКИ РАН)
Аннотация:
Обсуждаются результаты экспериментов по моделированию крупномасштабного спирального конвективного вихря типа тайфуна во вращающейся неоднородно нагретой жидкости и изучению возможностей управления крупномасштабной неустойчивостью.
Возбуждение крупномасштабного спирального вихря, вращающегося относительно системы отсчета, связанной с движущейся кюветой, происходит пороговым образом при превышении некоторого критического числа Грасгофа, соответствующего режимам турбулентной конвекции.
Получены нейтральные кривые, определяющие порог возбуждения вихря в зависимости от интенсивности нагрева и фонового вращения, для областей течения различной геометрии (цилиндрической и прямоугольной), разных рабочих жидкостей и разных конструкций нагревателя.
В лабораторных экспериментах найдены две возможности для управления крупномасштабной неустойчивостью:
- путем внешнего возбуждения (специальными пропеллерами) мезомасштабных вихрей, вносящих в слой жидкости ненулевую среднюю спиральность определенного знака. Вращение пропеллеров, создаваемое независимо от общего вращения кюветы, позволяет генерировать в слое жидкости спиральность, как совпадающую по знаку со спиральностью крупномасштабного вихря, так и противоположного знака.
-
с помощью вариации степени
неоднородности распределения
температуры вдоль нагревателя.