Гидродинамическая устойчивость и турбулентность (струи и следы, когерентные структуры, модели турбулентности, пристенная турбулентность, турбулентный пограничный слой, полимерные добавки)

Создание теории гидродинамической устойчивости и турбулентности на протяжении многих лет остается в Институте теплофизики в числе основных научных проблем. Были предприняты значительные усилия для построения теории турбулентности без эмпирических постоянных. Развиты новые подходы и получены оригинальные решения: предельные законы для турбулентных течений, принцип максимальной устойчивости; выявлены новые свойства подобия процессов турбулентного тепломассопереноса; при помощи методов квантовой теории поля и ренормализационной группы получены новые результаты для однородной изотропной турбулентности; развита теория структурной турбулентности. Исследована линейная и нелинейная устойчивость основных (канонических) гидродинамических течений. Особое внимание было уделено течениям в каналах, струйным течениям вязкой жидкости, а также течениям жидкостей, проводящих электрический ток. При этом был выявлен и объяснен ряд новых физических эффектов, таких как спонтанное возникновение вращения в потоках различного типа, самопроизвольная генерация магнитного поля и др. Получен закон тепломассо-отдачи и основные характеристики пристенной турбулентности в потоках с отрывом. Определено влияние внешней турбулентности на процессы переноса в пристенных течениях. Показано, что наличие фронта пламени в пограничном слое приводит к ламинаризации течения. Обнаружено влияние объемной вязкости (внутренних степеней свободы молекул) на процессы ламинарно-турбулентного перехода при течении в круглой трубе и сверхзвуковой струе. На основе разработанного в институте метода стробоскопической визуализации потока проведено исследование тонкой структуры вязкого подслоя при течении воды, выяснен механизм снижения гидравлического сопротивления при добавках ничтожно малых количеств высокополимеров.