Вихревые течения

Исследования вихревых течений и вихревых явлений ведутся в институте по нескольким направлениям. Разработана феноменологическая теория турбулентных течений в поле массовых центробежных сил. Выявлены и описаны зоны интенсификации и подавления турбулентности в вихревых потоках. Теория получила экспериментальное подтверждение для широкого класса течений с продольной кривизной линий тока, таких как течения на криволинейных поверхностях, закрученные потоки в трубах и вихревых камерах, полуограниченные вихревые струи, пограничные слои во вращающихся системах. Явление возникновения устойчивого дисперсного слоя тяжелых частиц, "подвешенных" в закрученном потоке газа, зарегистрировано как открытие.

Лазерная доплеровская анемометрия закрученного течения на модели  гидротурбины в ОАО "Ленинградский металлический завод".	Визуализация структуры закрученного потока  в вихревой трубке Ранка, в гидродинамической  вихревой камере и в теоретической модели  двойного винтового вихря.

Исследовано влияние организованной вихревой структуры на процессы аномальной сепарации примеси. Ведутся активные работы по изучению эффекта Ранка – температурному разделению потока в вихревой трубе; выявлена двухвихревая структура течения.

Всесторонне изучена проблема спонтанного возникновения вращения в гидродинамических течениях: в затопленной струе, между пористыми дисками, в кольцевом канале. Обнаружено, что в интенсивно закрученном потоке формируются протяженные концентрированные вихри с винтовой структурой. Впервые полностью решены классические задачи о самоиндуцированном движении и форме ядра винтового вихря и устойчивости мультиполя из винтовых вихрей. Создана теория течений с винтовой симметрией поля завихренности. Дано объяснение распада вихря с точки зрения спонтанного изменения винтовой симметрии поля завихренности, описана возможность как увеличения, так и уменьшения тепломассопереноса при закрутке течений. Большую роль вихревые структуры играют в развитом турбулентном течении, причем не только в диапазоне крупных масштабов, но и для мелких масштабов инерционного интервала, что проявляется в явлении перемежаемости. Здесь методами квантовой теории поля и ренормгруппы получены новые принципиальные результаты.

Одним из направлений работы являются аналитические и численные исследования стохастической динамики квантованных вихревых нитей. Построена Гауссова модель хаотического вихревого клубка в сверхтекучем турбулентном Не II. Решена задача о динамике мощных тепловых импульсов, рождающих квантованные вихри. Произведено разделение быстрых и медленных мод в гидродинамике сверхтекучей турбулентности.

Заложены основы вихревых технологий для энергетики, химической, нефтяной и газовой промышленности.

Динамика вихревых нитей в сверхтекучем Не II.		Картина распада вихря по данным  PIV-измерений (совместный эксперимент с Датским техническим университетом).

• Алексеенко С.В., Куйбин П.А., Окулов В.Л. Введение в теорию концентрированных вихрей. Новосибирск: ИТ СО РАН, 2003.
• Alekseenko S.V., Kuibin P.A., Okulov V.L., Shtork S.I. Helical vortices in swirl flow // J. Fluid Mech. 1999. V. 382.
• Гольдштик М.А. Вихревые потоки. Новосибирск: Наука, 1981.
• Гольдштик М.А., Штерн В.Н., Яворский Н.И. Вязкие течения с парадоксальными свойствами, Новосибирск: Наука, 1989.
• Кутателадзе С.С., Волчков Э.П., Терехов В.И. Аэродинамика и тепломассообмен в ограниченных вихревых потоках. Новосибирск, 1987.
• Nemirovskii S.K. Gaussian model of vortex tangle in He II // Phys. Rev. B. 1998. V. 57, N. 9.
• Volchkov E.P., Semenov S.V., Terekhov V.I. Heat transfer and shear stress at the end wall of a vortex chamber // Exp. Thermal and Fluid Sci. 1991. V. 4, N. 5.