Математическое и экспериментальное моделирование потоков типа торнадо

Баутин С.П.

На основе подхода, предложенного в [1], построены точные и приближенные (аналитические и численные) решения системы уравнений газовой динамики, описывающие течения сжимаемого политропного газа в придонной и вертикальной областях восходящих закрученных потоков типа торнадо [2–4]. Одна из особенностей описанных течений такая: в первоначально однородном и покоящемся газе при наличии стока наряду с радиальным течением к стоку возникает и окружное движение, вызванное действием силы Кориолиса.

Эксперименты, проведенные в Объединенном институте высоких температур (см., например, [5]), подтверждают предложенную в [1] схему возникновения и начального функционирования восходящих закрученных потоков. С учетом возможности создания в лабораторных условиях свободных восходящих закрученных потоков предлагаются конкретные цели подобных экспериментов: удержание потока на лабораторном столе, ускорение процесса формирования структуры потока, поддержание устойчивого функционирования потока, реализация различных внешних воздействий с целью уничтожения потока – и возможные способы достижения указанных целей экспериментов.

[1] Баутин С.П. Торнадо и сила Кориолиса. Новосибирск: Наука, 2008.

[2] Дерябин С.Л., Мезенцев А.В. Эволюция газовых течений, примыкающих к вакууму // Труды Института математики и механики УрО РАН. 2010. Т. 16, № 2. С. 63–74.

[3] Дерябин С.Л., Мезенцев А.В. Численно-аналитическое моделирование газовых течений, примыкающих к вакууму в условиях действия сил тяготения и Кориолиса // Вычислительные технологии. 2010. Т. 15, № 5. C. 51–71.

[4] Баутин С.П., Рощупкин А.В. Аналитическое и численное построение решений системы уравнений газовой динамики, имеющих спиральный характер // Вычислительные технологии. 2011. Т. 16, № 1. С. 18–29.

[5] Вараксин А.Ю., Ромаш М.Э., Копейцев В.Н. О возможности воздействия на вихревые атмосферные образования // Теплофизика высоких температур. 2010. Т. 48, № 3. С. 1-6.