Низкочастотные пульсации с $1/f^\alpha$-спектром мощности в переходных режимах кипения воды на проволочном нагревателе

Исследование переходных режимов кипения воды на проволочном нагревателе показывает присутствие случайных колебаний с частотной зависимостью спектров мощности $S \sim f^{-\alpha}$, где показатель степени $\alpha$ имеет значения в диапазоне $0.8\le \alpha < 2$. В экспериментальных реализациях случайных процессов, описывающих тепловые флуктуации, присутствуют крупномасштабные низкочастотные пульсации, обладающие свойством масштабной инвариантности, длительность которых распределена по степенному закону $P \sin \tau^{-\beta}$. Свойства таких флуктуационных процессов объяснены на основе двух нелинейных стохастических дифференциальных уравнений, описывающих взаимодействие разнородных фазовых переходов. Установлены соотношения динамического скейлинга между критическими показателями, определяющими частотную зависимость спектров мощности пульсаций $\alpha$ и функции распределения амплитуд экстремальных низкочастотных пульсаций $\beta$. Показано, что в экспериментах, как и в теоретической модели взаимодействующих фазовых переходов, критические показатели связаны соотношением $\alpha +\beta = 2$. Спектры мощности флуктуаций определяются в экспериментах проще и точнее, чем функция распределения экстремальных амплитуд. В тех случаях, когда известна только частотная зависимость спектров мощности флуктуаций, соотношения между показателями позволяют получать информацию о распределениях крупномасштабных выбросов и оценить опасные амплитуды.