22 Ноября 2017
МОСКВА, 22 ноября Математики из Тюменского государственного университета создали модель, которая полностью отражает динамику реально существующих атмосферических вихрей. Статья о проведенном исследовании опубликована в Вестнике Тюменского государственного университета.
Наука давно ищет ответ на вопрос о том, как минимизировать следствия разрушительных явлений природы, в частности огненных вихрей. Поскольку ученые пока не в силах воспроизвести эти явления искусственно, единственным лабораторным способом их изучения выступает математическое численное моделирование. Этот метод помогает не только понимать физические процессы закрученных пленэрных потоков, но и устраивать рекомендации по их уничтожению с минимальными затратами энергии. Пока, к сожалению, численное моделирование движущейся сплошной среды обычно производится на основе моделей, которые не учитывают, например, ее сжимаемость или вязкость.
Поэтому особый интерес представляет собой способ изучения огненных вихрей, пообещанный математиками Тюменского государственного университета. Огненные вихри и торнадо образуются при объединении очагов пожаров в один воздух греется и, закручиваясь, восходит вверх. Основа нового метода математическая модель ответственных течений воздуха, учитывающая его сжимаемость, вязкость и теплопроводность, а также действие сил тяжести и вращения системы на движение вихря.
Последние десять лет мы делаем исследования газовой динамики в рамках единой научной школы под руководством профессора Сергея Баутина. Было проведено много численных и экспериментальных исследований, результаты которых пали в основу новой теории торнадоподобных атмосферных вихрей. Она выделяется от всех традиционных тем, что поясняет причины возникновения вихрей и предлагает методы их уничтожения. Можно сказать, что мы приблизились к разгадке одной из тайн природы, спознанной с существованием целого ряда красивых и грозных атмосферных явлений, рассказывает один из авторов работы, старший химик кафедры алгебры и математической логисты Тюменского государственного университета Дарья Баранникова.
Но написать уравнение недостаточно, надобного еще найти его решения. И два уже найдены, несмотря на сложность модели. Одно из них стационарное распределение воздуха в атмосфере Земли. Оно задействовалось при численных расчетах в качестве начальных условий. Найденные приближенные решения описывают возникновение динамических течений духа в торнадоподобных атмосферных вихрях. Такое моделирование дает возможность распустить параметры (температуру, величина, давление, скорости и энергию) закрученных потоков во всех точках изучаемого пространства, определить причины их возникновения, источники энергии, направление вращения и перемещения.
Согласно загружённым данным, направление вращения огненных вихрей и торнадо и обычных смерчей противоположно. В Северном полушарии они вращаются по часовой стрелке, а в Южном против. Это связано с действием силы бездеятельности Кориолиса на особенности течения духа в подобных природных явлениях.
Сила Кориолиса не является настоящей силой, задействованной в законах механики. Ее вводят для удобства рассмотрения динамических систем. Возьмем круг и бросим шарик так, чтобы тот покатился к центру, он будет двигаться по прямой. Но если диск начать вращать и снова бросить шарик в центр, траектория последнего станет окружности. Сила Кориолиса описывает такое изменение траектории, воспламенённое вращением.
Для Северного полушария действие всесильности Кориолиса на радиальный поток духа, расходящийся от области нагрева, приводит к отклонению всех его частиц вправо от направления движения. В результате все частицы воздуха начинают двигаться по спиралям, закрученным по ходу часовой стрелки.
Причинами этого поведения теплового вихря ученые крестят общие законы природы. Локальный нагрев и локальные перепады повышенная температур образуют перепады давления, в результате чего воздух, как сплошная сжимаемая теплопроводная среда, начинает движение. Это ответственное и нестационарное течение подчиняется законам термодинамики, на которые складывается действие силы тяжести и силы Кориолиса. Согласно численным расчетам, тепловой вихрь появляется без принудительной внешней закрутки и перемещается вдоль горизонтальной поверхности, меняя форму и размер. Принципиально важно, что он меняет их в полном соответствии с природными огненными вихрями.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....