Том 28, номер 07, статья № 3

Аннотация:

Исследована структура движений воздуха в крупных специализированных помещениях астрономических телескопов. В таких помещениях конструктивно размещены оптические элементы крупноапертурных телескопов. Исследования проведены путем численного решения нескольких краевых задач для уравнений гидродинамики (уравнений Навье–Стокса). Основное внимание уделено закрытым помещениям с разным нагревом нижних и верхних поверхностей, без обмена веществом среды через границы. Это дает возможность тестирования в стационарных условиях оптических характеристик астрономических телескопов, включая их разрешающую способность. В частности, визуализация движений воздуха линиями тока позволяет выполнить анализ влияния конструктивных особенностей телескопа и температурного режима его оптических элементов на устойчивость воздушной среды.
Результаты численных расчетов показывают, что в специализированных помещениях наблюдаются уединенные крупные вихри (когерентные структуры, топологические солитоны). Каскадный распад этих вихрей порождает когерентную турбулентность. Подтверждается также сформулированный нами ранее экспериментальный вывод, что смешивание когерентных структур с разными близкими размерами (и с близкими частотами главных вихрей) дает некогерентную колмогоровскую турбулентность.

Ключевые слова:

турбулентность, когерентная турбулентность, когерентная структура, топологический солитон, численное моделирование когерентных структур, уравнения гидродинамики, уравнения Навье–Стокса, топологический предвестник

Список литературы:

1. Носов В.В., Григорьев В.М., Ковадло П.Г., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Астроклимат специализированных помещений Большого солнечного вакуумного телескопа. Ч. 1 // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, № 11. С. 1013–1021; Ч. 2 // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 3. С. 207–217.
2. Nosov V.V., Grigor’ev V.M., Kovadlo P.G., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V. Astroclimate of specialized rooms of the Large Solar Vacuum Telescope. Part 1 // Atmos. Ocean. Opt. 2007. V. 20, N 11. P. 926–934; Part 2 // Atmos. Ocean. Opt. 2008. V. 21, N 3. P. 180–190.
3. Nosov V.V., Grigoriev V.M., Kovadlo P.G., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V. Astroclimate of specialized stations of the Large Solar Vacuum Telescope: Part I // Proc. SPIE. 2007. V. 69360P. P. 1–11; Part II // Proc. SPIE. 2008. V. 69360Q. P. 1–12.
4. Nosov V.V., Grigoriev V.M., Kovadlo P.G., Lukin V.P., Papushev P.G., Torgaev A.V. Astroclimate inside the dome of AZT-14 telescope of Sayan Solar Observatory // Proc. SPIE. 2007. V. 69361R. P. 1–4.
5. Носов В.В., Григорьев В.М., Ковадло П.Г., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Когерентные структуры в турбулентной атмосфере. Эксперимент и теория // Солнечно-земная физика. 2009. Вып. 14. С. 97–113.
6. Nosov V.V., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V., Grigoriev V.M., Kovadlo P.G. Coherent structures in turbulent atmosphere // Proc. SPIE. 2009. V. 7296-09. P. 53–70.
7. Nosov V.V., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V., Grigoriev V.M., Kovadlo P.G. Coherent structures in the turbulent atmosphere // Mathematical Models of Non-linear Phenomena, Processes and Systems: From Molecular Scale to Planetary Atmosphere / Ed. by A.B. Nadycto et al. N.Y.: Nova Science Publishers, 2013. Ch. 20. P. 297–330.
8. Носов В.В., Ковадло П.Г., Лукин В.П., Торгаев А.В. Атмосферная когерентная турбулентность // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 9. С. 753–759.
9. Nosov V.V., Lukin V.P., Torgaev A.V., Kovadlo P.G. Atmospheric coherent turbulence // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 3. P. 201–206.
10. Носов В.В., Лукин В.П., Торгаев А.В. Когерентные структуры в атмосфере, возникающие при обтекании препятствий // Мат-лы XVI Междунар. симпоз. «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы». Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2009. С. 645–648.
11. Nosov V.V., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V., Grigoriev V.M., Kovadlo P.G. The Solitonic Hydrodynamical Turbulence // Proc. VI Int. Conf. «Solitons Collapses and Turbulence: Achievements Developments and Perspectives». Novosibirsk, 2012. P. 108–109.
12. Носов В.В., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Моделирование когерентных структур (топологических солитонов) в закрытых помещениях путем численного решения уравнений гидродинамики // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 2. С. 120–133.
13. Popinet S. The Gerris Flow Solver. A free, open source, general-purpose fluid mechanics code. 2002–2014. URL: http://gfs.sf.net
14. Popinet S. 100 Gerris Tests. V. 1.3.2. URL: http://gerris.dalembert.upmc.fr/gerris/tests/tests/index.html; Gerris: Bibliography. URL: http://gfs.sf.net/wiki/index.php/ Bibliography; List of recent publications. URL: http:// gfs.sf.net/wiki/index.php/User:Popinet