Влияние необратимых процессов на стохастическую адвекцию
Автор: Алексей Викторович Копьев
Соавторы: Романеева Н.С., Ильин А.С., Сирота В.А., Зыбин К.П.
Организация: ФИАН им. П.Н. Лебедева
Построение теории турбулентности остается одной из важнейших нерешенных фундаментальных проблем механики. Принципиальными трудностями данной теории являются нелинейность и нелокальность процессов, обеспечивающих каскад энергии между вихрями различных масштабов. Тем не менее, некоторые существенные свойства турбулентной статистики (например, перемежаемость и неравновесность) оказываются универсальными и имеют место в значительно более простых процессах, описываемых линейными уравнениями и поэтому допускающих детальное аналитическое решение. В частности, таким процессом является перенос (адвекция) пассивных скалярных и векторных полей турбулентным потоком [1, 2].
Проблема адвекции пассивного поля, или теория турбулентного транспорта, имеет также самостоятельное значение в ряде очень разных задач. Так, обоснование полуэмпирических моделей турбулентности (описываемых, например, на языке пути смешения и перемешивания пассивной примеси в теории Прандтля) важно для формулировки новых DES и LES подходов в численном моделировании турбулентных течений. Хорошо известна проблема образования мусорных пятен из микропластика и бытового мусора, переносимых турбулентными океаническими течениями, описываемая пассивным скалярным полем.
В данном докладе будет рассказано об исследовании процессов мелкомасштабной турбулентной диффузии и влияния на них неравновесности турбулентной статистики, связанной с каскадной передачей энергии турбулентности от крупных вихрей к более мелким. Так, будет показано влияние неравновесности турбулентной статистики на динамику спектра температурных флуктуаций.
Работа выполнена при поддержке РНФ, проект 24-72-00068.
1. Falkovich G., Gawȩdzki K., Vergassola M. Particles and fields in fluid turbulence // Reviews of modern Physics. 2001. Vol. 73 № 4, P. 913.
2. Kopyev A. V., Il'yn A. S., Sirota V. A., Zybin K. P. Magnetic energy spectrum produced by turbulent dynamo: Effect of time irreversibility // Physics of Fluids. 2022. Vol. 34 № 3, P. 035126.
