Cтраница 2
Бэтчелор внимательно изучил обе теории [33], - что доказательства и результаты Колмогорова почти полностью совпадают с аргументацией и выводами Гейзенберга. Один человек выдвинул идею в России, а другой в Германии, и оба в то время, когда их страны были вовлечены в войну не на жизнь, а на смерть. Позже Гейзенберг дал более широкую формулировку своей теории, но вся теория все еще пребывает в состоянии постоянного изменения. Среди других ученых, работающих над этой задачей, Чиа-Чиао Лин в Кембридже, Массачусетс, и Субра-маниан Чандрасекхар в Чикаго. [16]
Бэтчелор обратил внимание на аналогию между уравнениями для магнитного поля и вихря и пришел к выводу, что при v vm ( v vm - кинематическая и магнитная вязкости соответственно) пульсационные поля нарастают. Неудивительно, что последователи Бэтчелора [ Moffat, 1978 ] пришли к противоположному выводу - о невозможности турбулентного динамо в инерциальной области ( анализируя те же уравнения. В чем состоит трудность проблемы. [17]
Начиная с основополагающей работы Кармана [187], где рассмотрено автомодельное решение полных уравнений Навье - Стокса над вращающимся диском, исследованию решений этого класса посвящено огромное количество работ. Бэтчелор [155] указал, что автомодельному классу Кармана принадлежат течения над вращающимся проницаемым диском с заданным вращением жидкости на бесконечности и течения между бесконечными вращающимися дисками, на которых задан равномерный вдув или отсос. [18]
![]() |
Зависимость относительной скорости движения фаз в режиме Сгокса. [19] |
Результат, полученный Бэтчелором [114] и Хинчем [120] ( кривая 3), занимает промежуточное положение и при существующем разбросе экспериментальных данных может рассматриваться как удовлетворительный. [20]
Первые работы но турбулентному динамо посвящены именно мелкомасштабным магнитным полям. Имеется в виду работа Бэтчелора [1953] и многочисленные дискуссии вокруг нее. Поэтому до сих пор проблемой турбулентного динамо иногда называют именно вопрос о динамике таких полей. Напомним, что речь идет о полях с корреляционной длиной I. Задачу, которая ставилась первона чально, можно сформулировать следующим образом. Требуется выяснить, является ли обычная гидродинамическая турбулентность устойчивой по отношению к флукг туациям магнитного поля. Выясним, в каком смысле донимается здесь устойчивость. Предположим, что высокопроводящая среда находится в турбулентном состоянии. [21]
Другая знаменитость недавнего прошлого - Тейлор, с многими трудами которого я был знаком и которыми широко пользовался. Собственно, и Лаитхилл, и Бэтчелор являются его учениками. [22]
При этом результаты, полученные Тейлором и Бэтчелором, а также Оуэном и Зенкекичем, являются частными случаями теории Элдера. [23]
Рассмотрим теперь результаты исследований внутренней перемежаемости. Уже в первой работе, посвященной анализируемому вопросу ( Бэтчелор и Таунсенд [1949]), установлено, что коэффициенты эксцесса пульсаций градиента скорости ( и, следовательно, коэффициенты эксцесса пульсаций диссипации энергии) очень велики. [25]
Это предположение, существенно упрощающее изучение лагранжевых характеристик, в неявной форме использовалось Казанским и Мониным ( 1957) ( см. также Монин ( 1959а)) для расчета формы дымовых струй в приземном слое атмосферы при разных условиях стратификации. Позже оно было четко сформулировано Эллисоном ( 1959) и Бэтчелором ( 1959) ( см. также Бэтчелор ( 1964) и Чатвин ( 1968)), применившими его к исследованию рассеяния примеси в нестратифицированном турбулентном пограничном слое. В дальнейшем Гиффорд ( 1962) ( дополнивший указанное предположение некоторыми более специальными гипотезами) и Яглом ( 1965) указали ряд следствий из этого предположения, относящихся к более общему случаю термически стратифицированного приземного слоя атмосферы, причем выводы Гиффорда были им самим, а также в работах Малхотры и Сер-мака ( 1963) и Сермака ( 1963) сопоставлены с имеющимися эмпирическими данными о турбулентной диффузии в приземном слое. О Брайена ( 1966), Мандела и О Брайена ( 1967), Чодри и Ме-рони ( 1972), Хорста ( 1979) и ряд других. Краткое обсуждение такого подхода к теории турбулентной диффузии имеется в книгах Паскуилла ( 1974), Ханна, Бригса и Хоскера ( 1982), Паскуилла и Смита ( 1983); значительно более подробный его разбор можно найти в книге Бызовой, Гаргера и Иванова ( 1991), включающей обзор большого числа относящихся сюда экспериментальных работ ( многие из которых были выполнены сотрудниками Института экспериментальной метеорологии в г. Обнинске под руководством Е. К. Гаргера) и обширную библиографию. [26]
Это предположение, существенно упрощающее изучение лагранжевых характеристик, в неявной форме использовалось Казанским и Мониным ( 1957) ( см. также Монин ( 1959а)) для расчета формы дымовых струй в приземном слое атмосферы при разных условиях стратификации. Позже оно было четко сформулировано Эллисоном ( 1959) и Бэтчелором ( 1959) ( см. также Бэтчелор ( 1964) и Чатвин ( 1968)), применившими его к исследованию рассеяния примеси в нестратифицированном турбулентном пограничном слое. В дальнейшем Гиффорд ( 1962) ( дополнивший указанное предположение некоторыми более специальными гипотезами) и Яглом ( 1965) указали ряд следствий из этого предположения, относящихся к более общему случаю термически стратифицированного приземного слоя атмосферы, причем выводы Гиффорда были им самим, а также в работах Малхотры и Сер-мака ( 1963) и Сермака ( 1963) сопоставлены с имеющимися эмпирическими данными о турбулентной диффузии в приземном слое. О Брайена ( 1966), Мандела и О Брайена ( 1967), Чодри и Ме-рони ( 1972), Хорста ( 1979) и ряд других. Краткое обсуждение такого подхода к теории турбулентной диффузии имеется в книгах Паскуилла ( 1974), Ханна, Бригса и Хоскера ( 1982), Паскуилла и Смита ( 1983); значительно более подробный его разбор можно найти в книге Бызовой, Гаргера и Иванова ( 1991), включающей обзор большого числа относящихся сюда экспериментальных работ ( многие из которых были выполнены сотрудниками Института экспериментальной метеорологии в г. Обнинске под руководством Е. К. Гаргера) и обширную библиографию. [27]
Например, в трудах по перемежаемости наблюдается необычно частое употребление таких терминов, как пятнистый и комковатый, а Бэтчелор и Таунсенд [19] полагают, что существует четыре возможных категории фигур: пузыри, пруты, бруски и ленты. Некоторые лекторы используют также ( правда, чаще в устной речи) такие термины, как фасоль, спагетти и салат - образная терминология, не скрывающая мощи стоящей за ней геометрии. [28]
Использование, этих допущений позволяет сделать вывод о том, что относительное движение твердых частиц и сжижающего агента определяется только силой тяжести, действующей на твердые частицы, так как ускорением элементов смеси твердых частиц и сжижающего агента можно пренебречь по сравнению с ускорением силы тяжести. Поэтому относительное движение твердых частиц и сжижающего агента одинаково во всей области движения вне пузыря. Как отмечает Бэтчелор [128], в этом случае нет необходимости отдельно рассматривать движение каждой из фаз слоя. Бэтчелор предполагает, что твердые частицы и ожижа-ющий агент можно рассматривать как компоненты некоторой сплошной среды, тензор напряжений которой имеет такой же вид как и тензор напряжений ньютонозской вязкой жидкости. [29]
Бэтчелор обратил внимание на аналогию между уравнениями для магнитного поля и вихря и пришел к выводу, что при v vm ( v vm - кинематическая и магнитная вязкости соответственно) пульсационные поля нарастают. Неудивительно, что последователи Бэтчелора [ Moffat, 1978 ] пришли к противоположному выводу - о невозможности турбулентного динамо в инерциальной области ( анализируя те же уравнения. В чем состоит трудность проблемы. [30]