Крупномасштабные колебания в турбулентных конвективных системах

• Автор: Попова, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 102 с. : ил.

1 Разработка алгоритмов анализа квазипериодических сигналов
1.1 Постановка задачи
1.2 Вейвлет анализ временных рядов
1.3 Анализ сигналов с пробелами в данных
1.4 Алгоритм двойного вейвлет преобразования (ВША)
1.5 Выводы по главе
2 Анализ колебаний звездной активности
2.1 Введение
2.2 Стоячие негармонические динамо волны
2.3 • Негармоничность наблюдаемых и моделируемых динамо волн
2.4 Стоячие динамо волны на реальных звездах
2.4.1 НИ 201091 и НВ 201092
2.4.2 НБ 131156А и НО 131156В
2.4.3 НВ 95735
2.5 Определение периода вращения звезд с помощью ВША анализа
2.6 Выводы по главе
3 Экспериментальные исследования крупномасштабных колебаний в турбулентном конвективном течении
3.1 Экспериментальная модель
3.2 Методика проведения эксперимента
3.3 Результаты
3.3.1 Периодические колебания

3.3.2 Переходные и хаотические режимы
3.4 Выводы по главе
4 Заключение
Литература

Актуальность темы исследования. Основные течения в звездах и жидких (газообразных) слоях планет (жидком ядре, мантии, океане, атмосфере) обусловлены неоднородностью температуры в поле силы тяжести, то есть имеют конвективную природу. Масштабы этих течений приводят к гигантским значениям безразмерных параметров (чисел Релея, Рейнольдса), которые не оставляют сомнений в том, что в них существует развитая турбулентность, в которой внешний (интегральный) масштаб на многие порядки превосходит внутренний (диссипативный). Наблюдения за природными конвективными системами показывают, однако, что столь развитая турбулентность сосуществует с долговременными процессами, характерное время которых значительно превосходит все характерные времена турбулентного потока. Так, Солнце, являющееся крупнейшей из доступных прямому наблюдению конвективных ячеек, демонстрирует целый набор циклов с периодами от нескольких дней до тысяч лет. Эти наблюдения подкрепляют и лабораторные данные. Экспериментальные исследования турбулентной конвекции в замкнутых объемах показывают, что течения на масштабах, сравнимых с размерами самой полости, характеризуются целыми сериями выделенных частот, причем периоды колебаний могут в тысячи раз превышать время оборота жидкости в полости.
Изучение долговременных вариаций природных систем имеет важнейшее значение, так как именно с ними связаны такие явления как изменения климата Земли. Системы эти очень сложны и изучение их идет как по пути развития методов наблюдения и накопления наблюдательного материала, так и по пути построения простых математических и физических моделей, позволяющих выделить и исследовать отдельные механизмы возникновения колебаний.

бинарных систем. Последняя звезда, выбранная для демонстрации — самая холодная звезда из наблюдаемых в НК-проекте.
НО131156А •
0 4 в 12 і, Аіу.10»
0 4 8
Рис. 2.7. Данные хромосферной активности звезд солнечного типа, наблюдаемых в обсерватории Маунт Вилсон в рамках НК-проекта.
2.4.1. НБ 201091 и НБ 201092
Циклы звездной активности и период вращения звезд этой бинарной системы очень хорошо выделены (рис.2.8). В вейвлет-спектре сигнала звезды НБ 201091 (нижняя кривая на рисунке 2.8,а) хорошо выделен основной цикл (период основного цикла составляет Рс — 2740 дней). На график выделен также пик, соответствующий вращению звезды (период вращения