Формирование крупномасштабного когерентного вихря в двумерной турбулентности

Экспериментально исследована эволюция вихревого течения, возбуждаемого электромагнитным методом в тонком слое проводящей жидкости. Мелкомасштабные вихри, возбуждаемые на масштабе накачки, вследствие нелинейности взаимодействия со временем сливаются и образуют крупномасштабные структуры – формируется обратный каскад энергии. Зависимость энергетического спектра в развитом обратном каскаде хорошо описывается законом Крайчнана $k^{-5/3}$. На крупных масштабах обратный каскад ограничивается размерами ячейки, и наблюдается формирование крупномасштабного когерентного вихревого течения, занимающего почти всю площадь экспериментальной ячейки. Впервые установлен радиальный профиль азимутальной скорости когерентного вихря сразу после выключения накачки. В сердцевине вихря азимутальная скорость растет линейно по радиусу и выходит на постоянное значение вне сердцевины, что хорошо согласуется с теоретическим предсказанием.