Введение к работе
Актуальность темы.Проблема генерации крупномасштабных структур (КС) в турбулентных средах является чрезвычайно актуальной, о чем свидетельствуют многочисленные публикации отечественных и зарубежных ученых за последнее десятилетие. Эта проблема имеет разнообразные приложения в астро- и геофизике, гидродинамике, физике плазмы. Одним из них является моделирование атмосферы планет, в частности, тропической атмосферы Земли с присущими ей кризисными процессами, такими как тропические циклоны (ТЩ -крупномасштабные долгоживущие вихри аномальной интенсивности.
Целью работы является экспериментальное изучение физических механизмов генерации КС в тонких слоях неустойчиво стратифицированной турбулентной жидкости, где источником турбулентности является конвекция, и попытка объяснить с помощью полученных результатов процесс зарождения и развития ТЦ.
Научная новизна результатов исследования. Впервые в лабораторных экспериментах исследованы оба известных механизма генерации крупномасштабных структур при трехмерной турбулентной конвекции в тонких слоях жидкости, играющие, по-видимому, решающую роль в процессе формирования ТЦ: механизм "аномального" переноса тепла в направлении горизонтального градиента осредненной температуры, действующий при низкой теплоотдаче границ слоя, и механизм спирального обратного каскада.
Практическая ценность. Прикладной аспект работы связан с изучением физических механизмов, ответственных за возникновение и развитие ТЦ в тропической атмосфере Земли. В І987-1991 гг. исследования по этому направлению велись Институтом механики сплошных сред УрО АН СССР в рамках работ по особо важной тематике "Теоретические исследования. численное и лабораторное моделирование крупномасштабных вихревых процессов в системе океан- атмосфера", а затем по плановым темам "Генерация КС в турбулентных средах" и "Теоретические и лабораторные исследования физических механизмов образования КС при турбулентной конвекции". Результаты, вошедшие в данную диссертацию, получены при выполнении работ по указанным выше темам.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на: - Всесоюзной конференции "Проблемы стратифицированных течений" (Юрмала, 14-18 ноября 1988г.); -IV Международной рабочей группе по нелинейным и турбулентным
процессам в физике "Нелинейный мир" (Киев, 9-22 октября 1989г.):
5 Европейской конференции по жидкому состоянию материи "Исследование турбулентности" (Москва, 16-21 октября 1989г.);
Пермском гидродинамическом семинаре (руководитель проф. Гершуни Г.З., Пермь, март 1990г.);
Международном симпозиуме "Генерация крупномасштабных структур в сплошных средах" СПермь-Москва, П-20 июня 1990г.);
-II Советско-Американской конференции по хаосу (Таруса, 6-Ю августа 1990г.):
- XVI Генеральной ассамблее Европейского геофизического общества
(Висбаден, 22-26 апреля 1991г.);
-VII Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (Москва, 15-21 августа 1991г.):
-IV Всероссийской школе молодых ученых "Численные методы механики сплошной среды" (Абрау-Дюрсо, 25-31 мая 1992г.);
XIX Генеральной ассамблее Европейского геофизического общества (Гренобль. 25-29 апреля 1994г.);
Международной школе-семинаре "Аналитические методы и оптимизация процессов в механике жидкости и газа - САМГОП-94" (Арзамас-16. 10-15 сентября 1994г.):
X Зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 27 февраля - 5 марта 1995г.),
Публикации. Результаты исследований, изложенных в диссертации, опубликованы в 14 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения (первая глава), трех глав с основными результатами. Заключения и списка цитируемой литературы.