Таким образом, подобное моделирование оказалось полезным для целей геофизической гидродинамики при исследовании процессов гидродинамической неустойчивости.

Общность вида уравнений переноса позволяет смоделировать некоторые задачи конвективной диффузии, теплопереноса и, возможно, других неэлектромагнитных явлений. Например, подобное моделирование может представить интерес для задач аэродинамики, газодинамики, для моделирования вихревых потоков плазмы, причем в данном случае может ставиться вопрос о моделировании нелинейных задач в стационарном и нестационарном режимах. В [21] рассматривается применение концентрированных электролитов для моделирования явлений теплообмена в плазме. Эти явления будут полезны при моделировании обширного класса химико-технических процессов.

Исследование нелинейных гидродинамических процессов в тонких слоях жидкости под действием массовых сил различной природы актуально для многих областей исследования как технического, так и природного происхождения. Неослабевающий интерес к этой области исследования вызван, с одной стороны, потребностью физической гидродинамики - необходимостью развития нелинейной теории гидродинамической устойчивости, с другой -тем, что тонкий слой жидкости представляет собой классическую модель в приложениях этой теории к метеорологии, геофизике, тепло-и массообмену в химической технологии. С точки зрения различных геофизических и технических приложений наиболее интересно воспроизведение в лабораторных условиях структуры (поля скоростей) течения и определение влияния на него различных ос-ложняюших факторов.

Генерация и исследование автоколебаний в системе четырех вихрей. Магнитогидродинамический метод позволяет Плавно изменять числа Re в тонком слое электролита, наблюдая различные виды неустановившихся и периодических движений, как например, генерацию автоколебаний в жидкости. Экспериментальное исследование этих эффектов выполнено в [56], а их теоретическое описание- в J112]. В [56] визуально наблюдались устойчивые автоколебания в системе четырех вихрей, период которых зависел от интенсивности внешнего возбуждения.

Для лабораторного исследования использовалась плоская горизонтально расположенная кювета овальной формы размером 11,5х Х23 см, толщина дна 0,2 см, заполненная 1 н. CUSO4. Схема установки и распределение Hz и / даны на рис. 4.5, а на рис. 4.7 - фотографии вихревых структур при возбуждаемых автоколебательных процессах.

Графики зависимости периода автоколебаний Г и V от / (где / - полный ток) приведены на рис. 4.6.

Следует отметить, что подобные течения возникали и в ячейке Хеле-Шоу при термоконвекции [62], однако при МГД-возбужде-нии жидкости имеет место чисто гидродинамический режим возбуждения автоколебаний [112].

Моделирование нелинейных волновых процессов в природных водных объектах. Магнитогидродинамические явления в водных средах могут быть использованы для генерации на поверхности жидкости капиллярно-гравитационных волн (КГБ) [12, 13, 35, 57, 58, 164].

у=5см

Рис. 4.5. Схема установки для возбуждения четырех вихрей в овальной кювете

МГД-методом.

а - распределение вдоль оси у; б - распределение вдоль линии -=3-10- м; s -схема

установки.

/ -магнитная система из двух прямоугольных магнитов; г -кювета; 3 -электроды; 4 - электролит; 5 - эпюры МГД-сил.

1пА .

0,571 ск

250 SOOImA

Рис. 4.6. Результаты экспериментальных исследований параметров автоколебаний.

а - график зависимости периода автоколебаний Т от I для различных значений глубины слоя жидкости ft. /) 0,3 см, 2) 0,5 см, 3) 0.7 см, 4) 0,9 см. б - график зависимости критического значения тока I*, при котором возникают автоколебания, от Л; в - график зависимости амплитуды скорости колебаний жидкости, определенной по средней скорости течения в области, показанной на рис. 4.6. от тока / для различных значений ft. /) ft=0,5cM, 2) ft=0,9cM.

Методика генерации и свойства стоячих и бегущих КГВ были рассмотрены ранее, в разделе 1.2. Здесь же остановимся лищь на описании устройства [16], позволяющего генерировать, моделировать и изучать свойства различных нелинейных КГВ (уединенных, ударных, кноидальных). На рис. 4.8 приведена схема устройства.

Рис. 4.7. Картины вихревых течений при автоколебаниях.

а - четырехвнхревое течение в овальной кюае1е в докритическом режиме, 7=200 мА. Время экс-позт;]1н 4 с; б - течение жидкости в режиме автоколебаний для двух кратных фаз колебаний при /=300 мА и времени экспозиции 2 с. Л - область измерения скорости течения жидкости. I - электроды, 2 - кювета, 3 - электролит, 4 - ви.хревые структ\ры в жидкости, визуализированные ликоподием, Л - намагниченные ферритовые пластины.

Изменяя амплитуду плотности тока или напряженность магнитного поля, можно создавать различные размеры и формы начального возбуждения поверхности жидкости.

Для моделирования нелинейных волновых процессов посредством предлагаемого устройства наиболее целесообразно применять импульсную возмущающую силу, возникающую при пропускании электрических импульсов тока через электролит в постоянном маг-