Научная тема: «ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ВИХРЕВЫХ НИТЕЙ И НЕЛИНЕЙНЫХ ВОЛН ВТОРОГО ЗВУКА В СВЕРХТЕКУЧЕМ ГЕЛИИ»
Специальность: 01.04.14
Год: 2014
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Результаты исследования в рамках метода вихревой нити динамики вихревых нитей. Детально исследованы средние характеристики вихревого клубка, получена детальная статистическая информация об общих и локальных свойствах вихревой структуры в стационарном состоянии. Изучена степень влияния различных критериев реконнекций на динамические и статистические характеристики вихревой структуры. Было установлено: какие свойства вихревого клубка являются нечувствительными к изменениям критериев, а какие зависят от выбора критерия. Данные исследования необходимы для лучшего понимания основных физических свойств турбулентности, а также для дальнейшего развития теоретических моделей.
  2. Предложенный метод расчета уравнения Био-Савара: индуцированный вклад от отдаленных участков нитей находится с помощью усреднения по трехмерным ячейкам. Расчет динамики вихревого клубка при применении этого метода ускоряется в несколько раз.
  3. Результаты численного моделирования в рамках метода вихревой нити распада вихревого клубка вблизи абсолютного нуля в различных ситуациях. В результате анализа потери длины нитей, обусловленной физическими факторами и численными процедурами, получено, что распад квантовой турбулентности в отсутствии нормальной компоненты обусловлен баллистическим испарением и диффузией вихревых петель.
  4. Результаты исследования динамики стохастических квантованных вихревых нитей при подходе Ланжевена. Были получены энергетический спектр трехмерного движения, индуцируемого вихревым клубком, распределение петель по их длинам. Получена сильно флуктуирующая динамика вихревой системы со спонтанно появляющимися и исчезающими областями с повышенной плотностью вихревых нитей, которая напоминает явление перемежаемости в обычной турбулентности.
  5. Получение системы уравнений гидродинамики сверхтекучей турбулентности, которая адекватно описывает во втором приближении распространение мощных тепловых импульсов в различных температурных областях и геометриях. Показано, что данная система уравнений позволяет успешно исследовать динамику тепловых импульсов при наличии сверхтекучей турбулентности. Решена задача о распространении возмущений конечной амплитуды в безвихревом гелии. Получено аналитическое значение коэффициента нелинейности второго звука, которое совпало с известной формулой Халатникова.
  6. Результаты численного моделирования на основе полученных уравнений ГСТ динамики интенсивных тепловых импульсов при различных температурах невозмущенного гелия, когда коэффициент нелинейности второго звука имеет любой знак или нулевое значение. Исследования проведены для различных геометрий нагревателя (плоского, цилиндрического и сферического). Изучена динамика, как одиночного импульса, так и серии импульсов. Получены временные зависимости температуры, скорости противотока, плотности вихревого клубка в различных точках пространства. Исследовано влияние затравочного члена в уравнении Вайнена и фоновой плотности вихревого клубка на распространение импульса. Проведены исследования влияния длительности периода импульсов на их динамику. Показано, что геометрии нагревателя и длительность периода существенно влияют на эволюцию мощных тепловых импульсов.
  7. Результаты численного исследования нелинейных волн второго звука вблизи точки фазового перехода Тλ . Показано, что теория Вайнена может быть использована в этой области. Предложенный и реализованный в виде компьютерной программы численный алгоритм решения поставленных задач методом распада разрыва (методом Годунова).
  8. Результаты численного моделирования в рамках ГСТ распада вихревого клубка. Показано, что аномальный распад вихревого клубка обязан присутствию остаточной скорости в объеме жидкости.
  9. Результаты численного исследования методом характеристик второго порядка вскипания сверхтекучего гелия при ступенчатом выделении тепла  на нагревателе в случаях плоской и цилиндрической геометрий в случае адиабатного приближения, когда плотность вихревого клубка принимала свое равновесное по величине относительной скорости значение. Исследована динамика полей температуры и скорости нормальной компоненты.
Список опубликованных работ
Публикации в журналах, включенных в список ВАК и/или входящих в мировые индексы цитирования (Web of Science):

1.Nemirovskii S.K., Baltsevich A.Ya., Kondaurova L.P. Heat transient in He II at slow variational of heat load // Low Temperature Physics. – 1990. – Vol. 16. – No. 4. – P. 462 – 463.

2.Nemirovskii S.K., Kondaurova L.P., Baltsevich A.Ya. Heat transfer in He-II with stepwise switching on of heater // Cryogenics. – 1992. – Vol. 32. – No. 1. – P. 47 – 52.

3.Nemirovskii S.K., Kondaurova L.P., Baltsevich A.Ya. Unsteady heat transfer in He-II with cylindrical geometry // Cryogenic. – 1994. – Vol. 34 – No. 9. – P. 733 – 738.

4. Nemirovskii S.K., Kondaurova L.P., Nedoboiko M.V. Hydrodynamic aspects in the problem of the theory of superfluid turbulence // Cryogenics. – 1994. – Vol. 34. – ICEC Suppl. 1. – P. 309 – 311.

5.Nemirovskii S.K., Kondaurova L.P., Baltsevich A.Ya. Transient heat transport in helium II in cylindrical spaсe // Cryogenics. – 1994. – Vol. 34 – Suppl. 1. – P. 313 – 316.

6.Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Dynamics of intense heat pulses interacting with vortices they generate // Czech. J. Phys. – 1996. – Vol. 46. – Suppl. S1. – P. 23 – 24.

7.Кондаурова Л.П., Немировский С.К., Недобойко М.В. Взаимное влияние квантованных вихрей и тепловых импульсов в сверхтекучем гелии // Физика низких температур – 1999. – T. 25. – № 7. – C. 639 – 649.

8.Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K., Nedoboiko M.V. Interaction of intense heat pulses and vortices in He II. // Journal of Low Temperature Physics. – 2000. – Vol. 119. – No. ¾. – P. 329 – 335.

9. Кондаурова Л.П., Немировский С.К., Недобойко М.В. Численное моделирование динамики уединенных интенсивных волн второго звука в сверхтекучем турбулентном гелии // Вычислительные технологии. – 2001. – Т. 6. – № 6. – С. 39 – 47.

10. Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K., Nedoboiko M.V. Simulation of stochastic vortex tangle // Физика низких температур. – 2003. – Т. 29. – № 8. – С. 835 – 839.

11. Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Full Biot-Savart numerical simulation of vortices in He II // Journal of Low Temperature Physics. – 2005. – Vol. ¾. P. 555 – 560.

12.Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Numerical study of stochastic vortex tangle dynamics in superfluid He II // American Institute of Physics. Conference Proceedings 850: Low Temperature Physics. – 2006. – P. 223 – 224.

13.Кондаурова Л.П., Немировский С.К. Численное исследование эволюции интенсивных волн второго звука в турбулентном сверхтекучем гелии // Теплофизика и аэромеханика. – 2008. – Т. 15. – № 2. – С. 237 – 246.

14. Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Unsteady heat transfer in He II in cylindrical and spherical geometries // Journal of Low Temperature Physics. – 2008. – Vol. 150. – No. ¾. – P. 200 – 205.

15. Kondaurova L.P., Andryuscheko V.A., Nemirovskii S.K. Numerical simulations of superfluid turbulence under periodical conditions // Journal of Low Temperature Physics. – 2008. – Vol. 150. – No. ¾. – P. 415 – 219.

16.Кондаурова Л.П., Немировский С.К. Численное исследование влияния длительности периода на эволюцию интенсивных волн второго звука // Теплофизика и аэромеханика. – 2009. – Т. 16. – № 1. – С. 149 – 157.

17.Кондаурова Л.П., Андрющенко В.А., Немировский С.К. Численное моделирование динамики вихревого клубка // Вычислительные технологии. – 2010. – Т. 15. – № 2. – С. 41 – 51.

18.Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Numerical study of the diffusive like decay of the vortex tangle without mutual friction // Low Temperature Physics. – 2011. – Vol. 37. – No. 5. – P. 413 – 415.

19. Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Numerical study on decay of the vortex tangles in superfluid helium at zero temperature // Phys. Rev. B. – 2012. – Vol. 86. – No. 13. – P. 134506-1 – 134506-12.

20. Kondaurova L., L’vov V., Pomyalov A., Procaccia I. Structure of quantum vortex tangle in 4He counterflow turbulence // Phys. Rev. B. – 2014. – Vol. 89. – No. 1. – P. 014502-1 – 014502-23.

Публикации в трудах конференций:

21.Кондаурова Л.П., Немировский С.К. Численное исследование динамики мощных тепловых импульсов в турбулентном сверхтекучем гелии // Тр. Межд. конф. «Математические модели и численные методы механики сплошных сред», Новосибирск, Россия – 27 мая – 2 июля 1996. – C. 346–347.

22.Nemirovskii S.K., Kondaurova L.P. Dynamics of Intense Heat pulses Interacting with vortices they generate // Proc. of the 21st Internat. Conference on Low Temperature Physics, Prague, Czechoslovakia – 8 – 14 August, 1996. – P. 16.

23.Кондаурова Л.П., Немировский С.К., Недобойко М.В. Propagation of the intense single heat pulses in superfluid helium // Proc. of the 17-th International Cryogenic Engineering Conference and Exhibition, Bournemouth, UK – 14 – 17 July, 1998. – P. 4.7.

24. Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K., Недобойко М.В. Interaction of intense heat pulses and vortices in HeII // Proc. of the Second Chernogolovka Workshop on Low Temperature Physics in Microgravity Environment (CWS- 99), Chernogolovka, Россия – 28 July – 2 August, 1999. – P. 23.

25.Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Full Biot-Savart numerical simulation of vortices in He II // Proc. of the International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QSF2004), Trento, Italy – 5 – 9 July, 2004. – P. 44 – 45.

26.Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Numerical study of stochastic vortex tangle dynamics in superfluid He II // Book of abstracts of the 24th Internat. Conf. on Low Temperature Physics, Orlando, USA – 10 – 17 August, 2005. – P. 156.

27. Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Unsteady heat transfer in He II in cylindrical and spherical geometry // Proc. of the International Symposium on Quan tum Fluids and Solids (QFS2007), Kazan, Russia – 1 – 6 August, 2007 – P. 104.

28. Kondaurova L.P., Andryuscheko V.A., Nemirovskii S.K. Numerical simulations of superfluid turbulence under periodical conditions // Proc. of the International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2007), Kazan, Russia – 1 – 6 August, 2007. – P. 152.

29.Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Simulation of stochastic motion of vortex loops random forcing // Proc. of the 25th International Conf. on Low Temperature Physics, Amsterdam, Netherlands – 6 – 3 August, 2008. – P. 7 – 8.

30.Кондаурова Л.П., Немировский С.К. // XXXV Совещание по физике низких температур: Тез. докл., Черноголовка, 29 сентября – 2 октября 2009 г. – М.: Граница, 2009. – С. 49 – 50.

31.Kondaurova L.P., Nemirovskii S. K. Numerical study of the inhomogene-ous vortex tangle at zero temperature // International Symposium on Quantum Fluids and Solids: Abs., Grenoble, France, 1–7 August, 2010. – Institute Neel Grenoble, 2010. – P. 56.

32.Kondaurova L.P. Numerical study on the free decay of vortex tangle at zero temperature // Proc. of the 26th International Conf. on Low Temperature Physics, Beijing, China – 10 – 17 August, 2011. – P.184.

33. Kondaurova L.P., Nemirovskii S.K. Numerical study on decay of the vortex tangle at zero temperature // International Conference on Quantum Fluids and Solids 2012, 15 – 21 August, 2012, Lancaster University, UK, Conference Handbook, P1.5, Lancaster University, Department of physics.