Тумачев Даниил Дмитриевич
Представлены результаты экспериментального исследования формирования турбулентных режимов в условиях вращения и генерации инерционных волн. Экспериментальная установка представляет собой кубический аквариум с ребром 1 м. В кубе установлены четыре мешалки расположенные вдоль вертикальных рёбер. Мешалки могут вращаться в обе стороны с регулируемой частотой переключения направления и задаваемым углом отклонения. Варьируя три ключевых параметра - угловую скорость вращения всей системы, амплитуду отклонения мешалок и частоту смены направления их вращения - удаётся управлять характером генерируемых течений и добиваться различных режимов турбулентности.
Установлено, что динамика вращающейся турбулентности с механической накачкой организована вокруг трёх принципиально различных режимов, различающихся механизмом генерации инерционных волн, эффективностью передачи энергии в систему и интенсивностью волн. При медленном вращении формируется единственный центральный антициклон, где волны возникают стохастически из трёхмерных флуктуаций и не резонируют с частотой накачки. При увеличении скорости вращения частота смены направления мешалок попадает в разрешённый диапазон инерционных волн, что приводит к эффективному возбуждению стоячих волн, усиленному перераспределению энергии и рождению долгоживущих циклонов. При слабой интенсивности накачки происходит образование отдельных инерционных волн со слабым вихреобразованием.
Наблюдаемые турбулентные состояния систематизированы на диаграмме в координатах чисел Россби и Рейнольдса. Полученные данные могут быть полезны для понимания механизмов передачи энергии в геофизических и астрофизических течениях, где доминирующую роль играют вращение и инерционные волны.