​Вихри — течение жидкости, когда совершается круговое движение вокруг воображаемой оси, — можно наблюдать на самых разных уровнях: это и «буря» в стакане, и разрушительные торнадо, и даже процессы в космосе.

Несмотря на свою распространенность, явление мало изучено — о том, как его исследуют в Институте теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, рассказал академик Сергей Владимирович Алексеенко на VI всероссийской конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках». 

В динамике вихря можно выделить множество процессов, которые интересны ученым. Специалисты ИТ СО РАН моделировали их в специальном устройстве — вихревой камере, форму дна и верхней выходной диафрагмы которой можно дополнительно регулировать. Это помогло выяснить, что на формирование концентрированного вихря (типа вихревой нити) сильно влияют внешние условия: так, смещение выходного отверстия приводит к тому, что вихревая нить искажается и приобретает неподвижную спиралевидную ось, вокруг которой происходит движение сплошной среды. Исследователей интересует и другое малоизученное явление — распад вихря: выделяется до восьми видов этого процесса (например, вихрь может резко расшириться и ослабеть или слишком сильно отклониться от своей оси).

— Изменив конфигурацию камеры, мы случайно обнаружили, что вихрь способен разделиться на два переплетенных в пространстве, — рассказал Сергей Владимирович. — Получается, что мы рассматриваем фундаментальное явление, но в то же время используем технические условия. Подобные вещи описаны мало: исследования ведутся больше пятидесяти лет, но за это время появилось не больше десяти аналогичных экспериментов, поэтому любые новые данные крайне важны.

Процесс, которому специалисты ИТ СО РАН уделили наибольшее внимание, — так называемое перезамыкание вихря. Его можно заметить и в обычной жизни, наблюдая за конденсационным следом самолета: две «дорожки» вращаются в разные стороны, но на некотором расстоянии из-за неустойчивости они сближаются — происходит перезамыкание, в результате образуется нечто вроде вихревых колец. Именно этим процессом объясняются вспышки на Солнце: магнитные трубки (в которых концентрируется магнитное поле — вдоль их поверхности направлены силовые магнитные линии), выходя на поверхность звезды, перезамыкаются и случается нечто похожее на отрыв вихревого кольца.

— Это очень интересное явление, — отметил Сергей Алексеенко. — Считается, что солнечная активность играет ключевую роль в изменении климата, поэтому изучение такого процесса и его последствий может оказаться принципиально важным для понимания происходящего на Земле.

Даже одно из объяснений, почему Вселенная однородна на крупных масштабах, заключается в том, что на начальных этапах мир представлял собой вихревую трубку — за счет перезамыканий появлялось все больше и больше степеней свободы. А галактики возникали на поверхности вихревой трубки, где концентрировалась материя. Впрочем, этим явлением можно ответить и на более простые вопросы: например, ученые полагают, что глухой стук, нередко возникающий в отсасывающих трубах гидротурбин на гидроэлектростанциях, может быть следствием того, что «оторвавшееся» кольцо, получившееся в результате перезамыкания, ударяется о твердую стенку.

Источники

Новосибирские физики исследуют явления в вихрях
Наука в Сибири (sbras.info), 27/11/2017

Похожие новости

  • 17/11/2015

    В Новосибирске проходит конференция "Горение топлива: теория, эксперимент, приложения"

    В Новосибирске проходит IX Всероссийская конференция с международным участием "Горение топлива: теория, эксперимент, приложения", проводит ее Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН.
    1179
  • 07/09/2017

    Юбилей ИГиЛ СО РАН собрал научный форум

    В новосибирском Академгородке проходит Всероссийская конференция с международным участием «Современные проблемы механики сплошных сред и физики взрыва», посвященная 60-летию Института гидродинамики им.
    819
  • 14/09/2017

    Мировые специалисты рассказали в новосибирском Академгородке об экспериментах на МКС

    ​С 11 по 15 сентября новосибирский Академгородок принимает 12-ю международную конференцию «Двухфазные системы для космического и наземного применения». Основная идея – проведение исследований и дальнейшее их внедрение в комические эксперименты на Международной космической станции.
    555
  • 28/04/2016

    Сергей Алексеенко предложил создать технопарк «Энергоэффективный Академгородок»

    Новую концепцию директор Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН член-корреспондент РАН Сергей Владимирович Алексеенко обозначил в ходе форума «Городские технологии». — В ближайшие годы будут развиваться экологически чистые и эффективные методы переработки органического топлива, — отметил ученый.
    1565
  • 12/05/2016

    На Форуме городских технологий: энергетика как фундамент экономики

    ​Думаю, не стоит доказывать, что энергетика является фундаментом экономики любой страны и, по большому счету, во многом определяет развитие промышленности.  Стоит нам здесь отстать, как о модернизации можно будет забыть.
    1470
  • 14/03/2016

    Международный семинар ISHM IV на базе Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН

    ​С 18 по 19 апреля 2016 года состоится 4-ый Международный семинар с элементами научной школы для молодых ученых «Проблемные вопросы тепломассообмена при фазовых превращениях и многофазных течениях в современных аппаратах химической технологии и энергетическом оборудовании» (ISHM IV).
    1577
  • 02/07/2015

    Достижения в области авиационного двигателестроения впервые обсудили в Академгородке

    С 23 по 25 июня в новосибирском Академгородке прошла первая научно-практическая конференция по авиационному двигателестроению "Аэродинамика, термодинамика, горение в газотурбинных и прямоточных воздушно-реактивных двигателях".
    1186
  • 25/11/2016

    Сергей Алексеенко: будущее за альтернативными источниками энергии

    ​На прошедшем недавно XII Новосибирском форуме "Инновационная энергетика", который организован департаментом промышленности мэрии Новосибирска, были представлены разработки в энергетике для нужд городского хозяйства.
    1549
  • 18/08/2017

    Международный семинар по структуре пламени прошел в Новосибирске

    ​Огненный вихрь, или огненный дьявол - это не только герой компьютерной игры Heroes of the Storm, но еще и название экстремально сильных пожаров, характеризующихся большой высотой - до сотен метров - и огромной разрушающей способностью.
    714
  • 16/11/2016

    Ученые о будущем «зеленой» энергетики

    ​Так совпало, что прошедший в Новосибирске XII Инновационно-инвестиционный форум "Инновационная энергетика" пришелся как раз на тот момент, когда в нашей стране бурно обсуждали итоги президентских выборов в США.
    1456