Яковенко С.Н.
Развитие неустойчивости и турбулентности в задачах механики многофазных и стратифицированных сред: от канонических течений к практическим проблемам аэрогидрофизики и техносферной безопасности
Рассматриваются задачи: (1) эволюции поверхности раздела несмешивающихся сред; (2) обрушения внутренних волн, генерируемых препятствием в потоке с устойчивой стратификацией. При опрокидывании волн в (2) при больших числах Рейнольдса (Прандтля, Шмидта) тонкие слои с резким перепадом плотности аналогичны поверхности раздела в (1).
Для верификации методов численного моделирования выбраны каноническими тесты: (а) распространение вала воды по горизонтальному дну после разрушения плотины [1]; (б) неустойчивость Рэлея–Тейлора [2]; (в) течение с постоянными скоростью и устойчивым градиентом плотности на входе над препятствием косинусоидальной формы [3], что соответствует опытам в канале с буксируемым телом. Задача (а) актуальна в практических проблемах гидрофизики и техносферной безопасности: распространение волны или бора, выход цунами на берег, затопление суши при разрушении плотины или плановом сбросе из водохранилища. Задача (б) имеет место при опрокидывании волн в (а) и во многих явлениях от микро- до астрофизических масштабов. Течения (в) наблюдаются в природе: при обрушении подветренных волн возникают турбулентные области, опасные для авиации; генерация и обрушение внутренних волн играют важную роль в циркуляции атмосферы и океанов, влияя на перенос импульса, энергии, химических компонент, различных примесей.
Задачи (а, б, в) близки по физической постановке к своим аналогам из [4]: используются те же уравнения для течений с опрокидыванием внутренних волн и другой геометрией. Представляет интерес применение вычислительных технологий к решению канонических и практических задач механики стратифицированных и многофазных сред с целью выяснения возможностей различных методов и получения новых знаний и более точных результатов.
[1] Яковенко С.Н., Чан К.С. // Теплофизика и аэромеханика. 2008. Т. 15, № 2. С. 181-199.
[2] Яковенко С.Н. // Изв. РАН. МЖГ. 2014. № 6. С. 54-69.
[3] Yakovenko S.N., Thomas T.G., Castro I.P. // J. Fluid Mech. 2014. Vol. 760. P. 466-493.
[4] Ерманюк Е.В. // Школа-конф. «Теоретические и вычислительные проблемы механики сплошных сред» (Новосибирск, 14–25 авг. 2017 г.).
К списку докладов