Ученые Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ПФИЦ УрО РАН) доказали, что управлять крупномасштабной циркуляцией можно с помощью точечного, слабого воздействия. Эта работа — яркая иллюстрация «эффекта бабочки», когда малое вмешательство приводит к масштабным последствиям.
Турбулентность — кажущееся хаотичным движение жидкостей и газов — одно из фундаментальных физических явлений во Вселенной. Она рождается в точках столкновения сред с разной температурой, плотностью или скоростью: от океанских глубин и земной атмосферы до недр звезд и галактик. Однако за внешним беспорядком скрываются строгая математическая логика и физические законы, способные в определенных условиях порождать удивительную самоорганизацию. Так на фоне турбулентной конвекции возникает крупномасштабная циркуляция, управляющая глобальными процессами.
Конвективные течения обладают свойством кардинально менять свое направление. В технических системах — атомных реакторах и химических производствах — такие инверсии создают серьезную проблему. Эти циклические изменения тепловой нагрузки изнашивают конструкции, сокращая срок их службы. Таким образом, задача управления турбулентной конвекцией переходит из разряда фундаментальных в прикладные.
«Хотя поиск методов эффективного воздействия на крупномасштабную циркуляцию на фоне мелкомасштабной турбулентности остается актуальной задачей современной гидродинамики, лишь несколько научных групп в мире занимаются исследованием влияния локальных воздействий. Нашим китайским коллегам удалось показать, что постоянный нагрев границы конвективной системы в двух или четырех точках способен изменить ее динамику. Мы пошли дальше и воздействуем на систему всего в одной точке маломощным источником тепла», — рассказал один из авторов исследования, заведующий лабораторией турбулентности Института механики сплошных сред УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН), доктор физико-математических наук Андрей Сухановский.
