О роли неравновесных фазовых переходов в структурировании гидродинамической турбулентности

Конечной целью работы является разработка континуальной теории развитой структурированной турбулентности сдвиговых течений сжимаемой жидкости, которая моделируется суммой двух взаимопроникающих континуумов, из которых первый относится к осредненному полю турбулентного движения, а второй – к турбулентному пространственно-временному хаосу, ассоциированному с мелкозернистым флуктуационным движением. Введение в термогидродинамическое описание подсистемы турбулентного хаоса набора стохастических внутренних координат $q_k$ (типа локально осредненной скорости диссипации турбулентной энергии), характеризующих структуру и временную эволюцию завихренности пульсационного гидродинамического поля, дало возможность получить методами статистической неравновесной термодинамики стохастические дифференциальные уравнения для этих параметров и соответствующие им уравнения Фоккера–Планка–Колмогорова для плотности вероятности перехода. В соответствии с модифицированной теорией подобия Колмогорова считается, что положительные флуктуирующие параметры $q_k$ распределены в стационарном состоянии хаоса по логнормальному закону. В качестве модели силового воздействия шума хаоса на эволюцию случайного процесса $q_k(t)$ используется гауссовский белый шум с нулевой памятью, являющийся идеализацией реального шума вихревого хаоса с очень малой, но все же конечной памятью. Сформулирована общая концепция рождения когерентных структур в термодинамически открытой подсистеме турбулентного хаоса, связанная с явлением неравновесных “фазовых” переходов, индуцированных мультипликативным шумом хаоса при увеличении надкритичности. Обсуждается взаимосвязь подобных переходов с процессом самоорганизации турбулентного течения - возникновения упорядоченных “многомолекулярных” образований, обладающих более низкой симметрией, чем исходное состояние. Предпринятое исследование нацелено, в конечном итоге, на совершенствование ряда репрезентативных гидродинамических моделей космических природных сред, включая возникновение галактик и галактических скоплений, рождение звезд из диффузной среды газопылевых облаков, образование аккреционных дисков, последующую аккумуляцию планетных систем и т.п. Оно является продолжением стохастико-термодинамического подхода к синергетическому описанию структурированной турбулентности астро-геофизических систем, развиваемого автором в серии работ.