Растяжение вихрей в качестве основы для теории турбулентности
В. А. Сирота, К.П. Зыбин
(Принято 6 ноября 2014)
Турбулентные течения играют важную роль во многих явлениях природы и техники от морских бурь до переноса частиц или химических веществ. Перенос энергии от больших масштабов к мелкомасштабным флуктуациям является существенным признаком трехмерной турбулентности. Какой механизм отвечает за осуществление такого переноса, и как появляются небольшие флуктуации? Обычная концепция подразумевает каскад разрушающихся вихрей. Но это сталкивается с проблемой объяснения механизма разрушения вихрей, и не в состоянии объяснить наблюдаемые долгоживущие структуры в турбулентных течениях.
Мы предлагаем новую концепцию на основе недавнего анализа стохастического уравнения Навье-Стокса: растяжения вихрей вместо их разрушения может оказаться основным механизмом турбулентности. Эта концепция свободна от недостатков каскадной парадигмы; она также не нуждается в конечно-временных особенностях для объяснения наблюдаемых статистических свойств турбулентных течений. Кроме того, введение новой концепции позволяет сразу получить параметры масштабирования скорости, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными.