Турбулентность и самоорганизация, Проблемы моделирования космических и природных сред, Колесниченко А.В., Маров М.Я., 2020

Турбулентность и самоорганизация, Проблемы моделирования космических и природных сред, Колесниченко А.В., Маров М.Я., 2020.
 
   Монография посвящена разработке континуальных моделей турбулизованных природных сред — моделей, лежащих в основе постановок и численных расчетов задач, связанных с образованием, структурой и эволюцией различных астро- и геофизических объектов. Стохастические модельные подходы к соответствующим задачам рассмотрены как отражение процессов самоорганизации в диссипативных открытых системах. Приведены примеры возникновения упорядоченностей в различных космических объектах и природных средах в процессе их эволюции.
Для научных сотрудников, работающих в областях астрофизики, геофизики, планетологии, аэрономии и космических исследований, а также для студентов старших курсов и аспирантов соответствующих специальностей.




Хаос и самоорганизация в динамических системах.
Стохастичность является одним из важнейших свойств нелинейных динамических систем способных совершать как регулярные, так и нерегулярные, хаотические движения, причем стохастическая эволюция системы является следствием такого неотъемлемого внутреннего свойства движения, как неустойчивость. Проблема моделирования хаоса в окружающей нас природе и во Вселенной приобретает в последние десятилетия все большую актуальность. Для таких систем характерны исключительная сложность и нерегулярность, обусловленные, в конечном счете, совокупностью разнообразных нелинейных взаимодействий, приводящих к хаотичности, т. е. к возможности отдельной траектории быть случайной даже при отсутствии воздействия на систему явных случайных сил. Можно говорить об определенной универсальности методов нелинейной динамики, предполагающей общность процессов, происходящих в самых различных системах, что, в свою очередь, предопределяет общность подходов при решении широкого класса модельных задач, представляющих междисциплинарный интерес.

Говоря о физической природе турбулентности в предыдущем разделе, мы подчеркивали стохастичность характера пульсаций скорости и других физических параметров в турбулентном потоке, что дает основание отождествить турбулентность с хаосом. Отмечалось также, что в более общем смысле отражением стохастической природы турбулентности служит полное перемешивание фазовых траекторий с различной топологией аттракторов. В этом параграфе мы рассмотрим кратко некоторые общие положения стохастической динамики и условия, при которых на фоне полностью хаотического движения возникают относительно устойчивые упорядоченные структуры, т. е. происходит самоорганизация.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
ГЛАВА 1 Турбулентный хаос и самоорганизация в космических и природных средах.
§1.1. Турбулентное движение жидкости. Общие положения.
§1.2. Хаос и самоорганизация в динамических системах.
§1.3. Космические среды: примеры самоорганизации.
ГЛАВА 2 Основы математического моделирования реагирующих смесей газов.
§2.1. Исходные законы сохранения и балансовые уравнения для регулярного движения газовой смеси.
§2.2. Второй закон термодинамики. Возникновение энтропии в вязких теплопроводных газовых смесях.
§2.3. Определяющие соотношения для потоков диффузии, тепла и тензора вязких напряжений.
ГЛАВА 3 Замкнутая система гидродинамических уравнений для описания турбулентных движений многокомпонентных сред.
§3.1. Основные понятия и уравнения механики турбулентности для смеси реагирующих газов.
§3.2. Реологические соотношения для турбулентных потоков диффузии, тепла и тензора рейнольдсовых напряжений.
§3.3. Моделирования коэффициентов турбулентного переноса. Масштаб турбулентности.
ГЛАВА 4 Дифференциальные модели замыкания осредненных гидродинамических уравнений для турбулентной химически активной сплошной среды.
§4.1. Неравновесная аррениусова кинетика в турбулизованном потоке
§4.2. Модельные уравнения переноса вторых моментов для многокомпонентной газовой смеси.
§4.3. Алгебраические модели замыкания для многокомпонентной химически активной среды.
ГЛАВА 5.Стохастико-термодинамическое моделирование развитой структурированной турбулентности.
§5.1. Синергетический подход к описанию стационарно-неравновесной турбулентности.
§5.2. Исследование самоорганизации турбулентного хаоса на основе стохастических уравнений Ланжевена.
§5.3. Уравнение ФПК дробного порядка для описания турбулентного хаоса, обладающего памятью.
ГЛАВА 6 Самоорганизация развитой турбулентности и механизмы формирования когерентных структур.
§6.1. Роль неравновесных фазовых переходов в структурировании гидродинамической турбулентности.
§6.2. Возникновение структурированной турбулентности за счет механизма фазовой синхронизации.
ГЛАВА 7 Основы механики гетерогенных сред дня аккреционных дисков.
§7.1. Теоретические предпосылки к моделированию эволюции аккреционных турбулизованных дисков.
§7.2. Исходные уравнения механики гетерогенных сред в допланетном газопылевом облаке.
§7.3. Осредненные уравнения двухфазной механики для описания турбулизованного газопылевого диска.
§7.4. Стационарные движения в турбулизованном газопылевом субдиске.
ГЛАВА 8 Влияние гидродинамической спиральности на эволюцию турбулентности в аккреционном диске.
§8.1. Некоторые теоретические предпосылки к моделированию гидродинамической спиральности.
§8.2. Энергетический каскад в изотропной турбулентности с отражательной симметрией.
§8.3. О каскадах энергии и спиральности в дисковой отражательнонеинвариантной турбулентности.
§8.4. Отрицательная вязкость по вращающейся дисковой турбулентности как проявление каскада спиральности.
ГЛАВА 9 Термодинамическая модель МГД-турбулентности и некоторые ее приложения к аккреционным дискам.
§9.1. Исходные уравнения магнитной гидродинамики для моделирования структуры диска и его короны.
§9.2. Уравнения турбулентного движения проводящей среды в присутствии магнитного поля.
§9.3. Вывод определяющих соотношений для турбулентных течений электропроводной среды в присутствии магнитного поля.
§9.4. Моделирование коэффициентов турбулентного переноса в тонком аккреционном диске.
Заключение.
Приложение. Элементы тензорного исчисления.
Список литературы.


Ниже можно купить эту книгу, если она есть в продаже, и похожие книги по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить книги


Купить .





Теги: учебник по астрономии :: астрономия :: Колесниченко :: Маров :: турбулентность :: астрофизика :: геофизика :: планетология