Забыли данные входа?   Регистрация  

Применение магнитогидродинамической аналогии к моделированию торнадо-циклона

Автор: Сергей Алексеевич Маслов

Соавторы: Натяганов В.Л.

Организация: 1. Механико-математический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова. 2. Объединенный институт высоких температур РАН

Применение магнитогидродинамической аналогии к моделированию торнадо-циклона

Торнадо-циклоном (ТЦ) называется вращающееся грозовое облако, из которого обычно формируются воронки торнадо, некоторые механизмы генерации которых рассмотрены в [1]. В ряде работ для исследования торнадо-циклона применяется чисто гидродинамическая модель, согласно которой основную роль в поддержании вращения ТЦ играют силы Кориолиса в Архимеда в устойчиво стратифицированной атмосфере.

Однако важно отметить, что известны случаи сверхбыстрого (в течении десятка минут) формирования торнадо-циклона и его дальнейшей подпитки восходящими вихрями дегазационной природы, которые описаны в монографии Д.В. Наливкина и были зафиксированы в Амурском заливе 20.09.1997 г. вблизи Владивостока. Для такой быстрой генерации завихренности в ТЦ одной силы Кориолиса недостаточно. Поэтому в докладе рассматриваются две модели ТЦ, в которых используется магнитогидродинамическая аналогия (МАГДА) между системами уравнений равновесных магнитногидродинамических конфигураций и стационарного течения идеальной несжимаемой жидкости соответственно для пар «магнитное поле-электрический ток» и «скорость-завихренность». Первая модель основана на прямом решении уравнения Грэда-Шафранова для токамака с D-образным сечением, а вторая модель связана с решением обратной задачи, когда задаются уравнения магнитных поверхностей тороидальной формы с учетом их слабого гофрирования, моделирующего турбулентные пульсации в торнадо-циклоне. По этим уравнениям магнитных поверхностей можно рассчитать распределения магнитного поля и плотность электротока, а затем по МАГДА получить аналогичные формулы для полей скорости и завихренности в торнадо-циклоне. В центральной зоне («дырке» тора) эти модели ТЦ необходимо дополнить восходящим вихрем колоннообразной формы (восходящий поток обозначен на рис. красной стрелкой) с соблюдением равенства давлений на внешней границе этого вихря и внутренней границе тора.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект 22-29-00348)

 

1. Маслов С.А., Натяганов В.Л. Влияние зарядовой структуры грозовых облаков на формирование торнадоподобных вихрей // Прикладная физика. 2015. №6. С. 16 – 20.