М.Ф. Иванов
,
А.Д. Киверин
,
Е.Д. Шевелкина
10
отключении) турбулентных пульсаций. Теперь структура поля тече-
ний формируется только динамикой вихрей, которая определяется их
диффузией в пространстве скоростей [1], когда их радиус растет с
одновременным снижением интенсивности и объединением вихрей
за счет сил притяжения, возникающих в газовом потоке между сбли-
жающимися вихрями.
Рис. 3.
Эволюция вихревых структур на стадии затухания развитой турбу-
лентности в одном из сечений, проходящем через центр расчетной области
(условия задачи соответствуют условиям рис. 1)
Полученный в расчетах рост вихрей в затухающем турбулентном
потоке показывает, что в случае, когда диссипация энергии преобла-
дает над энерговложением в систему, обнаруживается смена направ-
ления эволюции турбулентных структур. Так, если развитая турбу-
лентность характеризуется хорошо известным каскадом переходов от
крупномасштабных вихрей к более мелким, играющим роль стоков
кинетической энергии за счет преобладающей роли молекулярной
вязкости на малых масштабах, то на стадии затухания наблюдается
обратный переход от мелкомасштабных вихрей к вихрям более круп-
ных радиусов. В этом случае затухание формирующихся крупных
вихрей возможно за счет их рассеяния в вязкой среде, согласно ре-
зультатам вихревой диффузии:
2
exp
,
4
4
r
U
t
t
(8)
где
– вязкость среды.
На стадии затухания турбулентности фундаментальный закон рас-
пределения энергии по спектру в соответствии с законом «5/3» не со-
блюдается, что следует уже из сопоставления спектральных кривых на
рис. 2, причем на стадии затухания отношение энергии, сконцентриро-
ванной в области длинных волн, к энергии в области коротких волн
значительно больше, чем на стационарной стадии развитой турбу-
лентности. Вид спектров затухающих возмущений на рис. 2 более раз-
