Ученые НИИ механики МГУ исследовали распространение возмущений в течениях между двумя сферическими границами, моделирующими геофизические течения со сдвиговыми слоями. 

Результаты работы опубликованы в журнале «Письма в журнал технической физики» и могут быть применены в разработке гироскопов и других устройств.

Работа проведена сотрудниками лаборатории экспериментальной гидродинамики НИИ механики МГУ. Анализ проводился для двух случаев: при вращении границ в одном направлении и навстречу друг другу. Источником возмущений служили изменения скорости вращения внутренней сферы — как периодические, так и случайные. Особое внимание было уделено шумовым возмущениям с различными спектральными характеристиками. 

Исследование показало, что сдвиговые слои меняют распространение возмущений. При этом случайные шумы демонстрируют единый характер затухания, тогда как распространение периодических колебаний зависит от их частоты. Также установлено, что наиболее интенсивные флуктуации и наибольшее влияние на кинетическую энергию потока оказывают шумы с более крутым наклоном спектра. 

«При удалении от источника шума спектры флуктуаций скорости изменяются, и в нашей работе обнаружены все виды спектров, полученные ранее при экспериментальных и численных исследованиях турбулентных течений во вращающихся сферических слоях. Самым интересным результатом стало сходство между поведением флуктуаций в эксперименте и процессами, происходящими в атмосфере Земли», – отметила старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной гидродинамики НИИ механики МГУ Ольга Кривоносова.

Исследования распространения шума позволят воспроизвести характерные для турбулентности спектры при расчетах течений в атмосфере. Полученные данные также могут быть использованы при проектировании центрифуг, сферических гироскопов, вискозиметров и других устройств, в которых задействованы вращающиеся жидкие среды.