Небольшое внешнее воздействие может стабилизировать турбулентные вихри. К такому выводу пришли исследователи из Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН и НИУ ВШЭ. Об этом «Жуковский.Life» сообщили в пресс-службе Высшей школы экономики. Открытие поможет точнее предсказывать поведение океанических и атмосферных течений.
Учёные смоделировали поведение жидкости на плоскости, чтобы изучить законы двумерной турбулентности. В отличие от трехмерной, где крупные вихри распадаются на мелкие, в плоской системе мелкие вихри, наоборот, стремятся объединиться в крупные. Этот процесс называют обратным каскадом энергии.
«Самый важный для нас результат — точное понимание того факта, что трения жидкости только о стенки недостаточно для остановки обратного каскада энергии в двумерной системе, вихри жидкости всегда будут стремиться собраться в крупные структуры. Так или иначе энергия в системе накапливается на крупных масштабах — именно так из хаоса образуется порядок», — пояснил научный сотрудник ИТФ имени Л.Д. Ландау РАН и НИУ ВШЭ Владимир Парфеньев.
Моделирование показало, что приложение даже слабого внешнего крутящего момента стабилизирует систему. В центре ячейки формируется устойчивый крупный вихрь, который живет дольше и не разрушается спонтанно, как в системе без внешнего воздействия. Работа опубликована в авторитетном журнале Physics of Fluids. Полученные данные создают фундамент для уточнения прогностических моделей, используемых в океанологии и метеорологии.
Разработка пермских учёных представляет собой многослойную структуру с пьезоэлектрическим элементом особой конструкции. В отличие от существующих систем, в ней используются две взаимодействующие «гребёнки» электродов, которые создают мощные вибрации для точного обнаружения и разрушения ледяного слоя. Эта инновация не только автоматизирует процесс борьбы с обледенением, но и делает его значительно более энергоэффективным.