Сценарии возникновения турбулентности

Сценарии возникновения турбулентности. Потеря устойчивости ламинарным режимом течения не означает наступления турбулентного режима. Переход к последнему при возрастании числа Рейнольдса связан с серией скачкообразных изменений, приводящих ко все большему усложнению течения вплоть до полной его хаотизации. Математически это объясняется неединственностью решения уравнений Навье-Стокса при больших числах Рейнольдса. В пространстве параметров течения на оси чисел Рейнольдса существуют дискретные, сгущающиеся вправо, точки бифуркации (ветвления) решений, означающие появление мелкомасштабных течений все более сложного характера [13]. [c.177]

Монография посвящена устойчивости ламинарных пристенных течений и возникновению турбулентности, включая процессы возбуждения, линейного и нелинейного развития возмущений, порождению перемежаемости и турбулентных пятен в сдвиговых потоках в пограничном слое, течении в канале, в области ламинарного отрыва потока и др. Большое внимание уделено влиянию различных факторов, таких как повышенная степень турбулентности набегающего потока, охлаждения и нагревания поверхности, акустических пульсаций, отсоса на устойчивость и переход к турбулентности в таких течениях. Обсуждаются различные Сценарии перехода. [c.2]

Современные представления о развитии процесса хаотизации движения или, как еще говорят, о сценарии возникновения турбулентности связаны с изучением траекторий в фазовом пространстве системы [13, 81, 82, 87]. Координатами этого фазового пространства могут служить, например, амплитуды компонент разложения поля скорости в ряд Фурье по пространственным переменным или даже коэффициенты при модах в конечномерных га-леркинских аппроксимациях. Считается, что с увеличением числа Рейнольдса течение в результате последовательных бифуркаций становится все более сложным, а фазовые траектории, характеризующие эти движения, в конце концов притягиваются к странному аттрактору — специфическому инвариантному множеству сравнительно небольшой размерности, вложенному в бесконечномерное фазовое пространство. Эта инвариантная мера во многом определяет знания о структуре турбулентного поля [169]. [c.177]

Нелинейная область наиболее важна с точки зрения понимания физических процессов, ответственных за возникновение турбулентности. Именно здесь происходит собственно переход от хотя и возмущенного, но упорядоченного ламинарного течения к почти полностью стохастическому турбулентному состоянию. Характер течения в этой области определяется рядом взаимосвязанных нелинейных процессов, причем в зависимости от конкретных условий тот или иной механизм разрушения может стать доминирующим. В силу этого попытки более детального подробного деления процесса перехода в пограничном слое на последовательные стадии даже при низкой степени турбулентности набегающего потока выливаются в различные его сценарии. В частности, Стюарт [Stuart, 1965] выделяет следующие шесть областей [c.12]

На самом деле ограничения методов, подобных методу дерева неполадок и являющихся по существу методами решения обратной задачи, имеют несколько отличную от указываемой ниже автором природу. В конечном итоге, если абстрагироваться от конкретики, суть затруднений всегда одна и та же - некорректность (по Ж. Адамару) поставленной задачи. Это явление хорошо известно, и в промышленной безопасности такой некорректно поставленной будет, например, задача восстановления места расположения и структуры источника выброса дрейфующего парового облака. (Уже за время t, Tai oe, что ti D-L, где L - размер облака, а D - коэффициент турбулентной диффузии, полностью "стирается" память об условиях возникновения облака.) Однако на основе сказанного было бы неправильным полагать ограниченной применимость метода дерева неполадок к задачам оценки риска химических и нефтехимических производств. Просто областью применения этого метода является определение характеристик (частота возникновения, вероятность и т. д.) инициирующих аварию деструктивных явлений, и, как показывает опыт многих проведенных исследований, метод деревьев неполадок можно считать в целом неплохо подходящим для описания фазы инициирования аварии, т. е. фазы накопления дефектов в оборудовании и ошибок персонала (о включении в метод деревьев неполадок "человеческого фактора см. [Доброленский,1975]). Что же касается развития аварии и ее выхода за промышленную площадку, то здесь для построения возможных сценариев развития поражения (т. е. воспроизведения динамики аварии) и расчета последствий адекватными являются прямые методы (такие, например, как метод дерева событий). Сопряжение двух этих различных по используемому математическому аппарату методов описания аварии, необходимое для определения собственно риска (и столь сложное, например, в ядерной энергетике), оказывается для химических производств возможным эффективно реализовать за счет специфики промышленных предприятий - для них конструктивно описывается вся совокупность инициирующих аварию деструктивных явлений, и стало быть, можно рассмотреть все множество возможных аварий. Именно это свойство - способность описать все возможные причины интересующего нас верхнего нежелательного события - в первую очередь привлекает исследователей в методе дерева неполадок. - Прим. ред. [c.476]

Необходим аттрактор, который объясняет хаотическое поведение системы в фазовом пространстве низкой размерности (для определенности будем иметь в виду трехмерное фазовое пространство, так как известно, что в трехмерных нелинейных системах возможно существование хаотических режимов). Соответствующий аттрактор был предложен Рюэлем и Таккенсом в 1971г. и назван странным аттрактором. Эти же авторы предложили и сценарий перехода к турбулентности, состоящий в том, что в системе после двух бифуркаций Хопфа (приводящих к появлению в спектре двух независимых частот) происходит третья бифуркация, приводящая к возникновению странного аттрактора (и появлению заполненного спектра). [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология