13 ноября 2018 г. состоится 6-ой семинар Лаборатории МСС ИСП РАН

13 ноября 2018 года в ИСП РАН в 15:00 в 110 аудитории состоится 6-ый семинар Лаборатории МСС ИСП РАН.

Тема доклада:

Численное исследование развития неустойчивости и турбулентности в задачах механики многофазных и стратифицированных сред.

Докладчик:

д.ф.-м.н. Яковенко Сергей Николаевич (ИТПМ СО РАН, Новосибирск)

Аннотация доклада:

Приведены результаты моделирования несжимаемых течений для двух задач эволюции:

  1. поверхности раздела несмешивающихся сред (жидкость-жидкость, газ-жидкость);
  2. внутренних волн, создаваемых препятствием в потоке с устойчивой стратификацией.

Для верификации методов расчета (1) рассмотрены канонические тестовые течения при: (а) разрушении плотины и распространении вала воды по горизонтальному сухому дну [1]; (б) развитии неустойчивости Рэлея–Тейлора (НРТ) [2,3]. Задача (1а) отражает проблемы гидрофизики: распространение волны, бора, цунами над горизонтальным и наклонным дном, затопление территорий при плановом или аварийном сбросе воды из водохранилища. Задача (1б) соответствует многим явлениям от микро- до астрофизических масштабов и актуальна для процессов опрокидывания поверхностных волн в ходе их эволюции в (1а).

В (2) каноническим тестом служит течение с постоянными значениями скорости и градиента плотности на входе и двумерным препятствием, расположенным поперек потока [4–6], что соответствует опытам в гидродинамическом канале с буксируемым телом. Такие течения имеют место в природе, и необходимо их адекватное описание. Например, при опрокидывании подветренных волн возникает орографическая турбулентность, опасная для авиации. Процессы обрушения внутренних волн играют важную роль в циркуляции атмосферы и океанов, приводя к крупномасштабному переносу импульса, энергии и различных примесей.

Расчеты развития НРТ на поверхности раздела сред при помощи континуальной модели (CSF) поверхностного натяжения показывают эффект демпфирования вязкостью и поверхностным натяжением в согласии с теорией и опытом на этапе линейной устойчивости и нелинейной стадии с насыщением скорости роста возмущений. При большом перепаде плотности тяжелая среда глубоко проникает тонкими струями между толстыми колоннами легкой среды. При небольшом перепаде плотности на нелинейном этапе возникает неустойчивость Кельвина–Гельмгольца с характерными грибовидными конвективными структурами.

При обрушении внутренних волн в устойчиво стратифицированном потоке с препятствием также формируются неустойчивые слои с резкими градиентами плотности и аналогичными структурами. Взаимодействие структур ведет к формированию зоны интенсивного перемешивания с малыми градиентами плотности и балансом порождения, адвекции и диссипации энергии турбулентности. Таким образом, показано, что возникновение геофизической турбулентности при обрушении волн может происходить вследствие неустойчивости Рэлея–Тейлора, и рассмотрены сценарии перехода к турбулентности при различных условиях.

Приглашаются все желающие.

Для оформления пропусков представителям других организаций, просьба сообщить о своём желании посетить семинар по электронному адресу: m.kraposhin@ispras.ru