Том 29, номер 11, статья № 2

Аннотация:

Экспериментально и теоретически исследована структура турбулентных движений воздуха в подкупольном помещении (в закрытом помещении шахты главного зеркала диаметром 2,2 м) Сибирской лидарной станции Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. Исследования необходимы для прогноза искажений лазерного излучения. Представлены результаты экспериментов, выполненных с использованием малогабаритной переносной ультразвуковой метеостанции. Установлены главные теплообменные направления движения воздуха внутри помещения шахты. Теоретические результаты получены путем численного решения краевой задачи для уравнений Навье–Стокса. Показано, что в исследуемом помещении наблюдаются уединенные крупные вихри (когерентные структуры, топологические солитоны), распад которых порождает когерентную турбулентность. Установлено, что в шахте главного зеркала можно ожидать ослабления фазовых флуктуаций оптического излучения и, следовательно, улучшения лидарных оптических изображений. Это повышает эффективность лидарной станции.

Ключевые слова:

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

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.
2. 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. 2 // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 3. С. 207–217.
3. 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 / Eds. A.B. Nadycto et al. N.Y.: Nova Science Publishers, 2013. Ch. 20. P. 297–330.
4 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; Nosov V.V., Kovadlo P.G., Lukin V.P., Torgaev A.V. Atmospheric Coherent Turbulence // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 3. P. 201–206.
5. 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.
6. Nosov V.V., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V. Causes of non-Kolmogorov turbulence in the atmosphere // Appl. Opt. 2016. V. 55, N 12. P. B163–B168.
7. Носов В.В., Григорьев В.М., Ковадло П.Г., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Когерентные структуры – элементарные составляющие атмосферной турбулентности // Изв. вузов. Физ. 2012. Т. 55, № 9/2. С. 236–238.
8. Носов В.В., Григорьев В.М., Ковадло П.Г., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Когерентные составляющие турбулентности // Тезисы докл. Междунар. конф., посвященной памяти академика А.М. Обухова «Турбулентность, динамика атмосферы и климата». I. Турбулентность. М.: ИФА РАН, 2013. С. 43–47.
9. Носов В.В., Григорьев В.М., Ковадло П.Г., Лукин В.П., Папушев П.Г., Торгаев А.В. Результаты измерений астро-климатических характеристик подкупольного пространства телескопа АЗТ-33 Саянской солнечной обсерватории Института солнечно-земной физики СО РАН // Солнечно-земная физика. 2006. Вып. 9 (122). С. 101–103.
10. Nosov V.V., Grigoriev V.M., Kovadlo P.G., Lukin V.P., Papushev P.G., Torgaev A.V. Repeated testing of under dome astroclimate of AZT-33 telescope // Proc. SPIE. 2008. V. 7296-08. P. 48–53.
11. 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. 2008. V. 69361R. P. 1–4.
12. Nosov V.V., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V. Simulation of coherent structures (topological solitons) indoors by numerical solving of hydrodynamics equations // Proc. SPIE. 2014. V. 9292. P. 92920U-1-14.
13. 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.
14. Popinet S. The Gerris Flow Solver. A free, open source, general-purpose fluid mechanics code. 2001–2015. URL: http://gfs.sf.net
15. 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