Колебания вихревого кольца, возникновение в нем

Колебания вихревого кольца, возникновение в нем
турбулентности и генерация звука (Обзоры
актуальных проблем)
Копьев В.Ф.
Центральный аэрогидродинамический институт, Акустическое отделение
107005 Москва, ул. Радио 17, Российская Федерация
тел.: (095) 263-44-72
vkopiev@mx.iki.rssi.ru
Чернышев С.А.
Центральный аэрогидродинамический институт, Акустическое отделение
107005 Москва, ул. Радио 17, Российская Федерация
тел.: (095) 263-44-72
vkopiev@mx.iki.rssi.ru
В работе рассмотрены последние результаты, относящиеся к описанию
собственных колебаний вихревого кольца в идеальной несжимаемой жидкости.
Для описания колебаний используется поле смещений как основная динамическая
переменная. Вихревое кольцо с простейшим распределением завихренности в ядре
и потенциальным течением в атмосфере является главным приближением в задаче
о колебаниях вихревых колец более общего вида. Оказалось, что при учете
размазывания ядра (даже очень слабого) большвя часть колебаний теряет
устойчивость. Показано, что эффект потери устойчивости определяется знаком
энергии колебаний. Вычислены энергии собственных колебаний вихревого кольца
и выделены два класса колебаний - моды с положительной энергией и моды с
отрицательной энергией. Именно моды с положительной энергией теряют
устойчивость при размазывании завихренности ядра. Множественная
неустойчивость колебаний вихревого кольца и особенности пространственной
структуры собственных колебаний показывают, что турбулентность вихревого
кольца могла бы явиться следствием нелинейного развития именно этих процессов.
Рассмотрен новый метод исследования нестационарных процессов в турбулентном
вихревом кольце, основанный на экспериментальной диагностике его звукового
поля. Особенности звукового поля дают веское подтверждение модели
турбулентного вихревого кольца, развитой в настоящей работе.