Два режима динамики когерентных столбовых вихрей во вращающейся жидкости

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально исследована генерация вихревого течения в несжимаемой жидкости внутри вращающегося закрытого аквариума кубической формы. Возбуждение течения осуществлялось путем создания мелкомасштабных вихрей вблизи боковых ребер куба. В объеме жидкости наблюдались когерентные столбовые вихри-циклоны, простирающиеся от дна до крышки куба. Время существования циклонов значительно превышало время вязкого затухания за счет трения о дно и крышку. Установлено, что существуют два режима квази-двумерной турбулентности, которые характеризуются разными способами взаимодействия квази-двумерного течения и инерционных волн. Исследованы радиальные профили средней по времени азимутальной скорости в когерентных вихрях в этих двух режимах, показано, что отличаются размерами и распределением завихренности по радиусу.

Об авторах

Д. Д. Тумачев

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН;Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН

Email: d.tumachev@issp.ac.ru

С. В. Филатов

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН;Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН

С. С. Вергелес

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН;Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

А. А. Левченко

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН;Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН;Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Список литературы

  1. H. P. Greenspan, The theory of rotating uids, At the University Press, Cambridge (1968).
  2. P. A. Davidson, Turbulence in Rotating, Strati ed and Electrically Conducting Fluids, Cambridge University Press, Cambridge (2013).
  3. S. J. Beresh, Meas. Sci. Technol. 32, 102003 (2021).
  4. U. Frisch, Turbulence: the legacy of A.N. Kolmogorov, Cambridge University Press, Cambridge (1995).
  5. S. B. Pope, Turbulent ows, Cambridge University Press, Cambridge (2000).
  6. G. Bo etta and R. E. Ecke, Ann. Rev. Fluid. Mech. 44, 427 (2012).
  7. J. Sommeria, J. Fluid Mech. 170, 139 (1986).
  8. Нелинейные волны. Самоорганизация, под ред. А. В. Гапонов-Грехов, М. И. Рабинович, Наука, М. (1983).
  9. S. K. Robinson, Ann. Rev. Fluid. Mech. 23, 601 (1991).
  10. J. Laurie, G. Bo etta, G. Falkovich, I. Kolokolov, and V. Lebedev, Phys. Rev. Lett. 113, 254503 (2014).
  11. A. McEwan, Nature 260, 126 (1976).
  12. F. S. Godeferd and F. Moisy, Appl. Mech. Rev. 67, 030802 (2015).
  13. A. Alexakis and L. Biferale, Phys. Rep. 767, 1 (2018).
  14. A. Campagne, B. Gallet, F. Moisy, and P.-P. Cortet, Phys. Rev. E 91, 043016 (2015).
  15. F. Pizzi, G. Mamatsashvili, A. J. Barker, A. Giesecke and F. Stefani, Phys. Fluids 34, 125135 (2022).
  16. I. Kolokolov, L. Ogorodnikov, and S. Vergeles, Phys. Rev. Fluids 5, 034604 (2020).
  17. V. M. Parfenyev and S. S. Vergeles, Phys. Fluids 33, 115128 (2021).
  18. W. Thielicke and R. Sonntag, Journal of Open Research Software 9, 12 (2021).
  19. E. Stamhuis and W. Thielicke, Journal of Open Research Software 2, 30 (2014).
  20. E. Monsalve, M. Brunet, B. Gallet, and P.-P. Cortet, Phys. Rev. Lett. 125, 254502 (2020).
  21. N. Lanchon, D. O. Mora, E. Monsalve, and P.-P. Cortet, Phys. Rev. Fluids 8, 054802 (2023).
  22. C. Morize, F. Moisy, and M. Rabaud, Phys. Fluids 17, 095105 (2005).
  23. E. Hop nger, F. Browand, and Y. Gagne, J. Fluid Mech. 125, 505 (1982).
  24. J. E.Ruppert-Felsot, O. Praud, E. Sharon, and H. L. Swinney, Phys. Rev. E 72, 016311 (2005).
  25. A. V. Orlov, M. Y. Brazhnikov, and A. A. Levchenko, JETP Lett. 107, 157 (2018).
  26. L. Z. Sans'on and G. van Heijst, J. Fluid Mech. 412, 75 (2000).
  27. I. Kolokolov and V. Lebedev, Phys. Rev. E 93, 033104 (2016).
  28. L. Jacquin, O. Leuchter, C. Cambonxs, and J. Mathieu, J. Fluid Mech. 220, 1 (1990).
  29. V. M. Parfenyev, I. A. Vointsev, A. O. Skoba, and S. S. Vergeles, Phys. Fluids 33, 065117 (2021).
  30. A. Frishman and C. Herbert, Phys. Rev. Lett. 120, 204505 (2018).

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах