Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Экспериментальное исследование генерации и устойчивости тепловых концентрированных вихрей

Диссертация: Экспериментальное исследование генерации и устойчивости тепловых концентрированных вихрей
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Сложность и многообразие поведения реальных концентрированных вихрей, влечет за собой большие трудности, как при математическом описании, так и экспериментальном исследовании. Решение трехмерных нестационарных уравнений Навье-Стокса для столь сложного гидродинамического и теплофизического объекта, каковым является концентрированный вихрь, даже с учетом динамики развития методов численного… Читать ещё >

Содержание

  • 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
    • 1. 1. Физическое моделирование концентрированных вихрей
    • 1. 2. Математическое моделирование концентрированных вихрей
    • 1. 3. Аналитические модели концентрированных вихрей
    • 1. 4. Выводы по главе
  • 2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
    • 2. 1. Экспериментальная установка
    • 2. 2. Тепловые режимы
    • 2. 3. Средства измерений
    • 2. 4. Метод измерения полей скорости
    • 2. 5. Частицы-трассеры
    • 2. 6. Выводы по главе
  • 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СВОБОДНЫХ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ВИХРЕЙ
    • 3. 1. Условия генерации
      • 3. 1. 1. Распределение температуры на подстилающей поверхности
      • 3. 1. 2. Распределение температуры воздуха
      • 3. 1. 3. Распределение скорости в восходящем потоке воздуха
      • 3. 1. 4. Оценка погрешностей измерений
      • 3. 1. 5. Обобщение данных (числа Рэлея)
    • 3. 2. Интегральные параметры вихревых структур
    • 3. 3. Динамика вихревых структур
    • 3. 4. Следы вихревых структур
    • 3. 5. Визуализация воронки вихря
    • 3. 6. Поля мгновенных скоростей
    • 3. 7. Параметр закрутки
    • 3. 8. Число Россби
    • 3. 9. Выводы по главе
  • 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СВОБОДНЫХ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ВИХРЕЙ С СЕТОЧНЫМИ ПРЕГРАДАМИ
    • 4. 1. Методы борьбы с атмосферными вихрями
    • 4. 2. Постановка эксперимента
    • 4. 3. Результаты эксперимента
      • 4. 3. 1. Взаимодействие вихрей с вертикальными сетками
      • 4. 3. 2. Взаимодействие вихрей с мелкими вертикальными сетками
      • 4. 3. 3. Взаимодействие вихрей с горизонтальными сетками
      • 4. 3. 4. Сравнительный анализ эффективности сеток
    • 4. 4. Новый пассивно-активный метод борьбы со смерчами
    • 4. 5. Верификация метода
    • 4. 6. Выводы по главе

Экспериментальное исследование генерации и устойчивости тепловых концентрированных вихрей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Вихревое движение — одно из основных состояний движущейся сплошной среды. Важнейшим понятием в динамике жидкости в случае вихревого движения является завихренность. Если описывать движение жидкости векторным полем скорости (7(г,/), то завихренность представляет собой векторную величину и определяется как со = гоШ (1).

Примечательно, что во многих случаях завихренность локализуется в пространстве, вследствие чего формируются концентрированные вихри, которые привлекают повышенный интерес с точки зрения, как фундаментальных исследований, так и практики. В литературе не дается строгого определения концентрированных вихрей, как, впрочем, и вообще понятия вихря. Достаточно четкое определение концентрированного вихря можно дать для случая идеальной жидкости: это локализованная в пространстве область с ненулевой завихренностью, окруженная потенциальным течением (?3 = 0). Но таким определением, конечно, не исчерпывается наблюдаемое множество вихревых явлений.

Наиболее яркими классическими примерами концентрированных вихрей служат следующие идеализированные объекты: вихревая пелена, бесконечно тонкая вихревая нить и её двумерный аналог — точечный вихрь, бесконечно тонкое вихревое кольцо конечного диаметра — замкнутая вихревая нить, вортон. Более сложные объекты — колоннообразный вихрь типа вихря Рэнкина (постоянная завихренность в ядре конечного радиуса), телесное вихревое кольцо, вихрь Хилла, вихрь Хикса — имеют ненулевой объем в области, где завихренность отлична от нуля. Еще боле сложный случай, когда завихренность отлична от нуля во всем пространстве. Но при этом выделяется ядро вихря, где завихренность существенно больше, чем в окружающей среде. Это характерно для вязких течений, когда происходит диффузия завихренности. Типичный пример — вихрь Бюргерса.

В природе и технике реализуется множество вихревых движений, которые можно интерпретировать как концентрированные вихри с той или иной степенью приближенности к указанным выше идеализированным объектам.

Примерами технических устройств, в которых используются вихревые потоки, являются циклонные сепараторы, вихревые трубы, центробежные форсунки, вихревые топочные камеры и горелки [1], различные турбулизаторы и многое другое. Так, в вихревом расходомере именно по частоте прецессии концентрированного вихря в закрученном потоке определяют расход жидкости. Возникновение прецессирующего вихревого жгута за рабочим колесом гидротурбины вызывает интенсивные пульсации давления, что может привести к катастрофическим последствиям. При обтекании треугольного крыла формирование вихревых жгутов и их распад влияют на подъемную силу и управляемость крыла [2]. Управление обтеканием тел с использованием вихревых ячеек является одним из перспективных и актуальных направлений современной гидрогазодинамики [3]. Использование вихревых эффектов открывает широкие возможности для интенсификации ряда процессов (смешение, горение) и управления их устойчивостью.

Среди природных явлений, имеющих отношение к концентрированным вихрям, несомненно, следует назвать смерчи (в англоязычной литературе используется несколько более узкий термин — торнадо) [4,5], а также их мелкомасштабные аналоги — водяную воронку и «пыльный дьявол». Такие макромасштабные явления, как океанические вихри или атмосферные циклоны (антициклоны), тоже относятся к концентрированным вихрям [6]. Но их масштабы сопоставимы (и больше) с толщиной слоя атмосферы (океана), вследствие чего их описание имеет свою специфику.

Смерч (торнадо) — это атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и распространяющийся вниз, часто до самой поверхности земли, в виде облачного рукава или хобота диаметром в десятки и сотни метров. Обычно поперечный диаметр воронки смерча в нижнем сечении составляет 300—400 м, хотя, если смерч касается поверхности воды, эта величина может составлять всего 20—30 м, а при прохождении воронки над сушей достигать 1,5—3 км. Внутри воронки воздух поднимается, быстро вращаясь, создаётся область сильно разреженного воздуха. Разрежение настолько значительно, что замкнутые наполненные газом предметы, в том числе здания, взрываются изнутри из-за разности давлений. Подсчитано, что энергия обычного смерча радиусом 1 км и средней скоростью 70 м/с сравнима с энергией эталонной атомной бомбы, подобной той, которую взорвали в США во время испытаний «Тринити» в Нью-Мексико 16 июля 1945. Рекордом времени существования смерча можно считать Мэттунский смерч, который 26 мая 1917 года за 7 часов 20 минут прошёл по территории США 500 км, убив 110 человек. Как правило, самые разрушительные и продолжительные смерчи ассоциируются со страшной бурей. Смерчи, появившиеся в результате сильных гроз, — глобальное явление, но в основном происходят в континентальных зонах средних широт, где холодные северные ветра, сталкиваются с теплыми тропическими. Распределение территории России по зонам смерчеопасности приведено на рис. 1.

Тем не менее, само деление всех разновидностей движения воздуха, сложившееся в течение многих десятилетий на практике, на разные формы является достаточно условным [5]. Одним из свидетельств этому могут служить их гидродинамическое сходство и наличие ш.

Рис. 1. Схема районирования территории бывшего СССР по смерчеопасности и распределения зарегистрированных смерчей Ш зоны повышенной смерчеопасностирайоны-?горныерайоны смерчеопасные районы;

Ц несмерчеопасные районымалоизученные и, м/с.

Рис. 2. Разнообразие форм вихревого движения атмосферного воздуха в координатах «характерная скорость — пространственный масштаб» переходных форм. На рис. 2, приведены различные формы вихревого движения атмосферного воздуха в координатах «характерная скорость — пространственный масштаб». Микровихри, «пыльные дьяволы» зачастую не имеют внутренней полости, так как характеризуются незначительными величинами скоростей. Ее формирование начинается с ростом скорости. Так называемый глаз бури или глаз урагана, присущий именно этим вихревым атмосферным образованиям, имеется у большинства воздушных смерчей. Многие сильные ураганы обладают узкими полосами разрушений, напоминая смерчи. Максимальные характерные скорости ураганов приближаются к скоростям смерчей. Циклоны сравнительно редки в экваториальном поясе и практически отсутствуют в приполярных областях. Другие атмосферные образования — грозовые облака и смерчи тоже практически не распространяются на приполярные области и ослабевают в экваториальном поясе. Это сходство может быть вызвано только условиями, имеющими планетарный характер и в первую очередь, зависящими от вращения Земли. Вторая закономерность, также связанная с вращением Земли, — это определенная направленность вращения вихревых атмосферных образований. Все они — циклоны (тропические и внетропические), ураганы, вихревые бури и смерчи — вращаются в одном направлении: в Северном полушарии против часовой стрелки, в Южном полушарии по часовой стрелке. Сила Кориолиса, вероятно, оказывает существенное влияние на развитие и формирование торнадо. Поле давлений в циклоне начинает формироваться от земной поверхности, аналогично этому и роль восходящего закрученного потока, развивающегося в приземной части смерча зачастую является определяющей.

Концентрированные вихри проявляются и на астрофизическом уровне [7]. Так, гидродинамический механизм формирования спиральной структуры галактик связан с генерацией нелинейных локализованных возмущений типа вихрей Россби.

Актуальность темы

диссертации.

Сложность и многообразие поведения реальных концентрированных вихрей, влечет за собой большие трудности, как при математическом описании, так и экспериментальном исследовании. Решение трехмерных нестационарных уравнений Навье-Стокса для столь сложного гидродинамического и теплофизического объекта, каковым является концентрированный вихрь, даже с учетом динамики развития методов численного моделирования вряд ли осуществимо в ближайшее время в силу чрезвычайной сложности постановки граничных и начальных условий. Наиболее распространенный подход к описанию динамики деформированного протяженного вихря заключается в применении закона Био-Савара с использованием приближения тонкой вихревой нити. По-видимому, больший эффект для понимания физики и построения теории вихревых течений будут иметь простые аналитические или полуэмпирические модели. Вследствие этого, постановка целенаправленных экспериментальных исследований, результаты которых позволяют проводить верификацию имеющихся математических моделей вихревых потоков, представляется актуальной задачей.

Как уже было отмечено ранее, одними из проявлений свободных концентрированных вихрей в природе являются такие разрушительные катаклизмы как смерчи, наносящие ежегодно многомиллионный урон экономике и уносящие сотни человеческих жизней. Эффективных средств защиты от столь непредсказуемого и, безусловно, неконтролируемого проявления сил природы — нет. И хотя многие качественные свойства смерчей к настоящему времени поняты, точная научная теория, позволяющая путем математических расчетов прогнозировать их характеристики, еще в полной мере не создана. Трудности обусловлены, прежде всего, отсутствием измерений физических величин внутри смерча (средней скорости и направления ветра, давления и плотности воздуха, влажности, скорости и размеров восходящих и нисходящих потоков, температуры, размеров и скорости вращения турбулентных вихрей, их ориентации в пространстве, моментов инерции, моментов импульса и других характеристик движения в зависимости от пространственных координат и времени). В настоящий момент, среди сведений, относящихся к смерчам, есть лишь результаты фото и киносъёмок, словесные описания очевидцев и следы деятельности смерчей, а также результаты радиолокационных наблюдений, но этого явно недостаточно. Стоит отметить, что исследовать смерч не только трудно, но и опасно — при непосредственном контакте он уничтожает не только измерительную аппаратуру, но и наблюдателя.

Настоящее исследование посвящено воссозданию тепловых концентрированных вихрей в лабораторных условиях и сбору экспериментальной информации по основным параметрам вихря. Цели работы.

1. Нахождение условий устойчивой генерации свободные концентрированных вихрей без использования механических закручивающих устройств.

2. Экспериментальное исследование интегральных параметров (время жизни, геометрия, характерные скорости и др.) получаемых вихревых структур.

3. Изучение воздействия сеточных препятствий на поведение нестационарных концентрированных вихрей.

Научная новизна.

1. Продемонстрирована принципиальная возможность генерации свободных концентрированных вихрей различной интенсивности в лабораторных условиях без принудительной закрутки.

2. Найдены параметры неустойчивой стратификации воздуха (уровень температур, темп нагрева и пространственные градиенты температур подстилающей поверхности и воздуха), приводящей к образованию нестационарных вихревых структур.

3. Получены оригинальные данные, касающиеся интегральных параметров и некоторых особенностей динамики модельных вихрей.

4. Сформулирована задача управления характеристиками нестационарных воздушных вихрей, и предложен метод воздействия, заключающийся в расположении сеточных препятствий на пути их распространения.

Практическая ценность.

Научная и практическая ценность работы заключается в том, что в ней была применена схема установки, позволяющая получать в лабораторных условиях нестационарные свободные концентрированные вихри без использования закручивающих устройств. Получены новые данные по нестационарным вихревым структурам: в частности, условия их генерации при неустойчивой стратификации воздуха, процессы образования и распада, распределение скоростей в поперечных сечениях воронки вихря и направление её вращения.

На основании исследований по взаимодействию вихревых структур с сеточными преградами, предложен новый способ воздействия на природные вихревые образования. Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались на 14-ой международной конференции «International Heat Transfer Conference» (Вашингтон, США, 2010) — 5-ой Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, 2010) — XI Международной научно-технической конференции «Оптические методы исследования потоков» (Москва, 2011) — IV Международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (Москва, 2011) — Всероссийской конференции «Механика и наномеханика структурно-сложных и гетерогенных сред. Успехи, проблемы, перспективы» (Москва, 2009) — Всероссийской конференции «Механика композиционных материалов и конструкций, сложных и гетерогенных сред» (Москва, 2010) — Всероссийской конференции «Механика наноструктурированных материалов и систем» (Москва, 2011) — VI школе-семинаре «Аэрофизика и физическая механика классических и квантовых систем» (Москва, 2010).

Структура и объем диссертации

.

В Главе 1 дан краткий обзор работ посвященных изучению свободных концентрированных вихрей, как в природе, так и в лабораторных условиях. Рассмотрены различные виды экспериментальных установок по физическому моделированию свободных концентрированных вихрей, что позволило показать новизну проведенных экспериментальных исследований. Представлены аналитические модели концентрированных вихрей — от самых простых, основанных на качественных представлениях о структуре вихря, до моделей, основанных на системе дифференциальных уравнений сохранения массы, импульса и энергии. Приведены работы по численному моделированию концентрированных вихрей и их классификация.

В Главе 2 описана простая экспериментальная установка, позволяющая осуществлять контролируемый нагрев подстилающей поверхности (металлического листа) снизу для создания неустойчивой стратификации воздуха. Неустойчивая стратификация воздуха может приводить к генерации свободных концентрированных нестационарных вихрей, которые являются предметом исследования. Приведены основные параметры тепловых режимов, использовавшихся для генерации и изучения характеристик воздушных вихрей. Представлены характеристики средств измерений, использовавшихся в процессе экспериментов. Описан метод цифровой трассерной визуализации, с помощью которого производились измерения полей скорости в концентрированных вихрях.

Глава 3 содержит результаты физического моделирования свободных концентрированных вихрей. Исследованы тепловые режимы нагрева (охлаждения) подстилающей поверхности, а также пространственно-временное поле температур воздуха, при которых неустойчивая стратификация приводит к образованию свободных вихрей. Полученные данные позволяют проводить оценки темпов нагрева воздуха, горизонтальных и вертикальных градиентов температур, необходимых для генерации вихревых структур. Проведены оценки некоторых интегральных параметров концентрированных вихрей: геометрические — размеры, время жизни, скорость перемещения и т. д. С использованием видеосъемки исследована динамика вихрей, путем покадрового анализа видеозаписей. Показана эффективность различных способов визуализации при исследовании динамики концентрированных вихрей в лабораторных условиях.

В Главе 4 приведены краткие сведения о пассивных и активных методах борьбы с атмосферными вихревыми образованиями. Далее приводятся результаты экспериментов по изучению возможности управления воздушными вихрями. Описан и апробирован метод воздействия на воздушные концентрированные вихри, заключающийся в расположении на пути их распространения препятствий в виде вертикальных или горизонтальных сеток. Эффективность метода верифицирована в лабораторных условиях путем изучения воздействия указанных препятствий на динамику свободных концентрированных вихрей, имеющих структуру, подобную реальным смерчам. В заключении рассмотрены основные физические механизмы воздействия на смерчи предлагаемого пассивно-активного метода, предопределяющие его преимущества.

Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 110 страницах, содержит 72 рисунка и список литературы из 122 наименований.

4.6 Выводы по главе.

1. Предложен и апробирован метод воздействия на воздушные вихревые структуры малых масштабов, заключающийся в расположении на пути их распространения препятствий в виде вертикальных или горизонтальных сеток.

2. Описаны некоторые физические основы возможного влияния сеточных препятствий на поведение свободных нестационарных вихрей.

Заключение

.

1. Продемонстрирована принципиальная возможность физического моделирования свободных концентрированных вихрей без использования механических закручивающих устройств.

2. Найдены величины температур и темпов нагрева подстилающей поверхности и воздуха, а также их градиентов в горизонтальном и вертикальном направлениях, приводящих к устойчивой генерации тепловых концентрированных вихрей различной интенсивности.

3. Получены новые данные, касающиеся Изучены некоторые особенности процесса формирования и распада вихрей с использованием визуализации. Выявлены различные типы траекторий перемещения основания вихревых структур.

4. Предложен и апробирован метод воздействия на нестационарные вихревые структуры, заключающийся в расположении на пути их распространения препятствий в виде вертикальных или горизонтальных сеток.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Ш. А., Поляев В. М., Сергеев М. Н. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения / Под ред. А. И, Леонтьева. М.: УНПЦ «Энергомаш». 2000. 412 с.
  2. А.С., Желанников А. И. Вихревые следы самолетов. М.: Физматлит. 2008. 172 с.
  3. Д.В. Ураганы, бури и смерчи. Географические особенности и геологическая деятельность. JL: Наука. 1969. 487 с.
  4. А.Ю., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н. Торнадо. М.: Физматлит. 2011. 344 с.
  5. Х.П. Циклоны. Д.: Гидрометеоиздат. 1976. 148 с.
  6. С.В., Куйбин П. А., Окулов B.J1. Введение в теорию концентрированных вихрей. Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН. 2003. 504 с.
  7. Fujita Т.Т. A detailed analysis of the Fargo tornadoes of June 20, 1957. Tech. Rep. № 5. Severe local storms project, University of Chicago. 1959. 129 p.
  8. Long R.R. Vortex motion in a viscous fluid // J.Meteor. 1958. V.15. P.108−112.
  9. Long R.R. Sources and sink at the axis of a rotating liquid // Quart. J. Mech. Appl. Math. 1956. V.9. P. 385−393.
  10. Long R.R. A vortex in an infinite viscous fluid // J. Fluid Mech. 1961. V. l 1. № 4. P.611−624.
  11. Katz R. The vortex tube and the tornado // Pure Appl. Geoph. 1960. V.47. P. 191−194.
  12. Ying S.J., Chang C.C. Exploratory model study of tornado-like vortex dynamics // J. Atmos. Sci. 1970. V.27. P.3−14.
  13. Wang C.A., Chang C.C. Measurement of the velocity field in a simulated tornado-like vortex using a three-dimensional velocity probe // J. Atmos. Sci. 1972. V.29. P. 116−127.
  14. Ward N.B. The exploration of certain features of tornado dynamics using a laboratory model//J. Atmos. Sci. 1972. V.29. P. 1194−1204.
  15. Davies-Jones R.P. The dependence of core radius on swirl ratio in a tornado simulator // J. Atmos. Sci. 1973. V.30. P.1427−1430.
  16. Jischke M.C., Parang M. Properties of simulated tornado-like vortices // J. Atmos. Sci., 1974. V.31. P.506−512.
  17. Church C.R., Snow J.Т., Agee E. M. Tornado vortex simulation at Purdue University // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1977. V58. P.900−908.
  18. Church C.R., Snow J.Т., Barnhart B.J. An investigation of the surface pressure fields beneath simulated tornado cyclones // Amer. Meteor. Soc. 1980. V.37. P.1013−1026.
  19. Church C.R., Snow J.Т., Baker G.L., Agee E.M. Characteristics of tornado-like vortices as a function of swirl ratio: A laboratory investigation // J. Atmos. Sci. 1979. V36. P.1755−1776.
  20. Snow J.Т., Lund D.E. A second generation tornado vortex chamber at Purdue University // Preprints. 15th Conf. Severe Local Storms. Baltimore MD. Amer. Meteor. Soc. 1988. P.323−326.
  21. Lyle J.F. Flow visualization and fluid-structure interaction of tornado-like vortices. Master’s Thesis. Department of Physics. Miami University. 2003. 120 p.
  22. Cleland J.D. Laboratory measurements of velocity profiles in simulated tornado-like vortices // J. Undergrad. Res. Physics. 2001. V.18. № 2. P.51−57.
  23. Wilkins E.M., Sasaki, Johnson H.L. Surface friction effects on thermal convection in a rotating fluid: A laboratory simulation // Mon. Weather Rev. 1975. V.103, P.305−317.
  24. Leslie F.W. Surface roughness effects on suction vortex formation: A laboratory simulation//!. Atmos. Sci. 1977. V34. P.1022−1027.
  25. Monji N., Wang Y. A laboratory investigation of the characteristics of tornado-like vortices over various rough surfaces // Act. Meteorol. Sin. 1989. V3. P.506−515.
  26. Dessens J.J. Influence of ground roughness on tornadoes: A laboratory simulation. // J. Appl. Meteor. 1972. V.36. P. 1755−1776.
  27. Church C.R., Burgess D., Doswell C., Davies-Jones R.P. The tornado: its structure, dynamics, prediction and hazards. American Geophysical Union, Washington, DC. 1993. 637 p.
  28. Sassa K., Yamashita K., Takemura S. Structure of a tornado-like vortex // Advances in turbulence XI. Proc. of the 11th European Turbulence Conf. 2007. V. l 17, P.364−366.
  29. Gallus W.A., Sarkar P.P., Haan F. L" Kuai L., Kardell R., Wurman J. A translating tornado simulator for engineering tests: comparison of radar, numerical model and simulator winds // Proc. of the 22 Conf. on Severe Local Storms. 2004. Paper 15.1.
  30. Kuai L., Haan F.L., Gallus W.A., Sarkar P.P. CFD simulations of the flow field of a laboratory-simulated tornado for parameter sensitivity studies and comparison with field measurements // Wind and Structures. 2008. V. l 1. № 2. P.75−96.
  31. Haan F.L., Sarkar P.P., Gallus W.A. Design, construction and performance of a large tornado simulator for wind engineering applications // Engineering Structures. 2008. V.30. P. l 146−1159.
  32. Makarenko V.G., Tarasov V.F. Experimental model of a tornado // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1987. V.28. № 5. P.750−756.
  33. Akhmetov D.G., Lugovtsov B.A., Makarenko V.G., Nikulin V.V. Occurrence of tornadolike vortices in a rotating fluid under forced inertial oscillations of large amplitude // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2002. V.43. № 2. P.245−248.
  34. Akhmetov D.G., Nikulin V.V. Experimental determination of the tornado-like vortex formation in a closed chamber // Tech. Phys. Letters 2008. V.34. № 12. P. 1057−1059.
  35. Lugovtsov B.A. On one mechanism of formation of tornado-like vortices in a rotating fluid // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2002. V.43. № 2. P.237−244.
  36. Nikulin V.V. Interaction of a tornado-like vortex with solid boundaries // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1980. № 1. P.68−75.
  37. Fizjarrald D.E. A laboratory simulation of convective vortices // J. Atmos. Sci. 1973. V30. № 7. P.894−902.
  38. Yamazaki T. A laboratory experiment on composite tornado-like vortices formed by the interaction of horizontal shear and vertical instability // Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University. 1974. V.4. P.59−68.
  39. Lewellen W.S. A review of confined vortex flows. National Aeronautics and Space Administration Report NASA CR-1772. 1970. 219 p.
  40. Chang, C.C. Tornado wind effects on buildings and structures with laboratory simulation // Proc. of the 3rd Int. Conf. on Wind Effects on Buildings and Structures. 1971. P.231−240.
  41. Jischke M.C., Light B.D. Laboratory simulation of tornadic wind loads on a cylindrical structure // Proc. of the 5th Int. Conf. on Wind Engineering. 1979. P. 1049−1059.
  42. Jischke M.C., Light B.D. Laboratory simulation of tornadic wind loads on a rectangular structure // Proc. of the 6th Int. Conf. on Wind Engineering. 1983.
  43. Bienkiewicz B., Dudhia P. Physical modeling of tornado-like flow and tornado effects on building loading // Proc. of the 7th US National Conf. on Wind Engineering. 1993. P.95−104.
  44. Wang H. Fluid-structure interaction of a tornado-like vortex with low-rise structures. Master’s Thesis. Department of Physics. Miami University. 2002. 120 p.
  45. Ф.Дж. Динамика вихрей. М.: Научный мир. 2002.376 с.
  46. С.М., Ништ М. И. Отрывное и безотрывное обтекание тонких крыльев идеальной жидкостью. М.: Наука. 1978. 351 с.
  47. Alekseenko S.V., Kilbun Р.А., Okulov V.L., Shtork S.I. Helical vortices in swirl flow // J. Fluid Mech. 1999. V.382. P.195−243.
  48. А., Быстрова 3. По следу смерча // Природа и человек. 1986. № 4. С.43−45.
  49. О.Г., Соловьев А. А. и др. Самоорганизация в турбулентных вихревых образованиях. Минск. 1984. 39 с. (Препринт / ИТМО им. А. В. Лыкова АН БССР. № 25).
  50. Интенсивные атмосферные вихри / Под ред. Л. Бенгтссона, Дж.Лайтхилла. М.: Мир. 1985.368 с.
  51. Berson F.A., Power Н. On the geo-electromagnetic aspects of tornado initiation // Pure Appl. Geoph. 1972. V.101. P.221−230.
  52. В.И. Электрогравидинамическая модель НЛО, торнадо и тропического урагана. Новосибирск: Изд-во Института математики. 1998. 71 с.
  53. В.Г., Марин М. Ю. Модель зарождения торнадо и протводействие этому явлению // Электронный журнал «Исследовано в России». 1999. С. 1−20.
  54. А.Г. Плазменная теория смерча // Вопросы атомной науки и техники. 2008. № 4. С.133−138.
  55. В.П., Смульский И. И. Механизмы атмосферных вихрей // Криосфера Земли. 1997. Т.1. № 1. С.87−96.
  56. И.И. Стоковая теория смерча // ИФЖ. 1997. Т.70. № 6. С.979−989.
  57. B.C. Аналитическая модель смерча (торнадо) // Труды V Забабахинских научных чтений. 1998. С.46−54.
  58. Yih С. Tornado-like flows // Phys.Fluids. 2007. V.19. Р.76 601−76 606.
  59. А.А., Губарь А. Ю., Николаевский В. Н. Самоорганизация торнадо и ураганов в атмосферных течениях с мезомасштабными вихрями // ДАН. 2004. Т.395. № 6. С.1−6.
  60. Ю.Л. Смерч и особое предельное решение уравнений Навье-Стокса // МЖГ. 1988. № 6. С.33−33.
  61. Ю.Л. О классе нестационарных автомодельных течений без «существенной» особенности и механизме возникновения смерча // МЖГ. 1992. № 6. С.3−14.
  62. Shtern V., Hussain F. Hysteresis in a swirling jet as a model tornado // Phys. Fluids. 1993. V.5. P.2183−2195.
  63. Shtern V., Borissov A., Hussain F. Vortex sinks with axial flow: Solutions and applications // Phys. Fluids. 1997. V.9. P.2941−2959.
  64. Nikulin V.V. Analog of the shallow-water vortex equation for hollow and tornado-like vortices. Height of a steady tornado-like vortex // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1992. № 2. P.185−190.
  65. Nikulin V.V. Motion of a swirled fluid in the core of a vertical tornado-like vortex // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1995. V.36. № 2. P.220−225.
  66. Д.Ш., Николаевский В. Н. Математическая модель торнадоподобных движений с внутренними вихрями // МЖГ. 1990. Т.315. № 6. С. 1341−1344.
  67. Д.Ш., Николаевский В. Н. Ламинаризация ядер атмосферных турбулентных вихрей // МЖГ. 1991. Т.319. № 1. С.124−128.
  68. Zavolzhenskii M.V. Hydro- and thermodynamics of tornadoes and oceanic waterspouts // J. Appl. Mech. Tech. Phys. 1981. V.22. № 4. P.538−548.
  69. С. Распад вихря // Вихревые движения жидкости. 1979. С. 160−196.
  70. С. Устойчивость и разрушение вихрей: Современно состояние и перспективы исследований // Аэрокосм. Техника. 1985. Т.З. № 4. С. 162−181.
  71. Escidier M.P. Vortex breakdown: observations and explanations // Prog. Aerosp. Sci. 1988. V.25.P.189−229.
  72. В.В. Вязкое взаимодействие нестационарного вихря с твердой поверхностью // МЖГ. 1989. Т.319. № 1. С.72−84.
  73. Rotunno R. Numerical simulation of a laboratory vortex // J. Atmos. Sci. 1977. V.34. № 12. P.1942−1956.
  74. Rotunno R. Study in tornado-like vortex dynamics // J. Atmos. Sci. 1979. V.36. № 1. P.140−155.
  75. Gall R.L. Internal dynamics of tornado-like vortices // J. Atmos. Sci. 1982. V.39. № 12. P.2721−2736.
  76. Walko R., Gall R.L. Some effects of momentum diffusion on axisymmetric vortices // J. Atmos. Sci. 1986. V.43. № 20. P.2137−2148.
  77. Fiedler B.H., Rotunno R.A. A theory for the maximum wind speeds in tornado-like vortices // J. Atmos. Sci. 1986. V.43. № 21. P.2328−2340.
  78. Klemp J.B., Wilhelmson R.B. The simulation of three-dimensional convective storm dynamics // J. Atmos. Sci. 1978. V.35. № 6. P.1070−1096.
  79. Wicker L.J., Wilhelmson R.B. Simulation and analysis of tornado development and decay within a three-dimensional supercell thunderstorm // J. Atmos. Sci. 1995. V.52. № 15. P.2675−2703.
  80. Grasso L.D., Cotton W.R. Numerical simulation of a tornado vortex // J. Atmos. Sci. 1995. V.52. № 8. P. l 192−1203.
  81. Markowski P.M., Straka J.M., Rasmussen E.N. Tornadogenesis resulting from the transport of circulation by a downdraft: idealized numerical simulation s // J. Atmos. Sci. 2003. V.60. № 6. P.795−823.
  82. Lewellen W.S., Lewellen D.C., Sykes R.I. Large eddy simulation of a tornado’s interaction with the surface // J. Atmos. Sci. 1997. V.54. № 5. P.581−605.
  83. Lewellen W.S., Lewellen D.C., Xia J. The influence of a local swirl ratio on tornado intensification near the surface // J. Atmos. Sci. 2000. V.57. № 4. P.527−544.
  84. Xia J., Lewellen W.S., Lewellen D.C. Influence of Mach number on tornado corner flow dynamics // J. Atmos. Sci. 2003. V.60. № 22. P.2820−2825.
  85. Lewellen W.S., Lewellen D.C. Near-surface intensification of tornado vortices // J. Atmos. Sci. 2007. V.64. № 7. P.2176−2194.
  86. Lewellen W.S., Lewellen D.C. Near-surface intensification vortex intensification through corner flow collapce // J. Atmos. Sci. 2007. V.64. № 7. P.2195−2209.
  87. Sinkevich O.A. A model of flow in a tornado vortex in view of phase transitions // High Temp. 1996. V.34. № 6. P.922−927.
  88. Sinkevich O.A., Chikunov S.E. Numerical simulation of two-phase flow in a tornado funnel // High Temp. 2002. V.40. № 4. P.604−612.
  89. Shiryaeva S.O., Grigor’ev A.I., Moksheev P.V. Nonlinear analysis of the equilibrium shape of a charged drop in the tornado funnel wall // J. Tech. Phys. 2008. V.53. № 3. P.296−305.
  90. Ingel L.K. On the motion of heavy particles in a tornado // Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics. 2004. V.40. № 6. P.765−768.
  91. Liu S., Wang Z., Gong Z., Chen F., Peng Q. Physically based modeling and animation of tornado // J. Zhejang Univ. Science A. 2006. V.7. № 7. P. 1099−1106.
  92. Liu S., Wang Z., Gong Z., Peng Q. Real time simulation of a tornado // Visual Comput. 2007. V.23.P.559−567.
  93. А.Ю., Ромаш М. Э., Копейцев B.H. О возможностях визуализации при моделировании воздушных смерчей // ТВТ. 2010. Т.48. № 4. С.617−622.
  94. А.Ю., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н., Горбачев М. А. Физическое моделирование воздушных смерчей: некоторые безразмерные параметры // ТВТ. 2011.Т.49. № 2. С.317−320.
  95. А.Ю., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н., Горбачев М. А. Генерация однофазных и гетерогенных свободных концентрированных вихрей при горении // Материалы Всероссийской Конференции, приуроченной к 20-летию ИПРИМ РАН. 2009. С. 60.
  96. А.Ю., Горбачев М. А., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н. Физическая механика свободных концентрированных тепловых вихрей // Сборник Трудов VI школы-семинара «Аэрофизика и Физическая Механика Классических и Квантовых Систем» (АФМ-2010). 2010.
  97. А.Ю., Горбачев М. А., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н. Визуализация свободных воздушных концентрированных вихрей в лабораторных условиях // Труды V Российской Национальной Конференции по Теплообмену (РНКТ5). М.: Изд. дом МЭИ. 2010. Т.2. С.74−77.
  98. Е.М., Михайлова Е. С., Перепелица Б. В., Ефименко Г. И. Экспериментальное исследование структуры пристенной турбулентности // Труды XVIII сибирского теплофизического семинара. Новосибирск. 1975. Т.2. С.138−161.
  99. Willert С.Е., Gharib М. Digital particle image velocimetry // Exp. Fluids. 1991. V.10. P.181−193.
  100. Westerweel J. Digital particle image velocimetry Theory and application. Delft.: Delft University Press. 1993. 235 p.
  101. Raffel M., Willert C., Kompenhans J. Particle image velocimetry. A practical guide. Springer: Berlin. 1998.
  102. P. Аэрогидродинамика окружающей среды. M.: Мир. 1980. 552 с.
  103. А.Х. Физика атмосферы. Т.2. Д.: Гидрометеоиздат. 1978. 318 с.
  104. В.В. Расчет развития движения и затухания тропических ураганов и главных волн, создаваемых ураганами. JL: 1978. 96 с.
  105. Sinclair Р.С. General characteristics of dust devils // J. Appl. Meteor. 1969. V.8. P.32−45.
  106. Sinclair P.C. The lower structure of dust devils // J. Atmos. Sci. 1973. V.30. P.1599−1619.
  107. Ives R.L. Behavior of dust devils // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1947. V.28. P.168−174.
  108. Moriarty W.W. Fog-devil // Weather. 1977. V.32. P.268−269.
  109. W.A., Pease S.R. «Steam devils» over Lake Michigan during a January arctic outbreak // Mon. Wea. Rev. 1972. V.100. P.235−237.
  110. Reinking R.F. Steam devils over a hot springs pool // Mon. Wea. Rev. 1978. V.106. P.1636−1638.
  111. R.L. «Steam devils» over a geyser basin // Mon. Wea. Rev. 1977. V.105. P.930−932.
  112. И.В. Экспериментальное исследование концентрированных вихрей в открытом пространстве. Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. Механико-математический факультет. Томский государственный университет. 2011. 20 с.
  113. Pringle L. Crop circles: the greatest mystery of modern times. Thorsons. 2002. 288 p.
  114. Janssen B. The hypnotic power of crop circles. Adventures Unlimited Press. 2004. 132 p.
  115. H. Как разрушать смерчи / В кн.: Тесла Н. Статьи. Самара: Изд. дом «Агни». 2008. С.562−571.
  116. А.Ю., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н. О возможностях воздействия на вихревые атмосферные образования // ТВТ. 2010. Т.48. № 3. С.433−437.
  117. А.Ю., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н., Горбачев М. А. Моделирование свободных тепловых вихрей: генерация, устойчивость, управление // ТВТ. 2010. Т.48. № 6. С.965−972.
  118. А.Ю., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н., Горбачев М. А. Метод воздействия на свободные нестационарные воздушные вихри: физические основы и результаты экспериментов // ТВТ. 2012. Т.50. №.4. С.533−537.
  119. Varaksin A.Y., Romash М.Е., Kopeitsev V.N., Gorbachev М.А. Tornado-like flows: experiments on generation and stability // Proc. Int. Heat Transfer Conf. (IHTC14). Washington, USA. 2010. Paper IHTC14−22 279. P. l-7.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!