Ж. вычисл. матем. и матем. физ.,
2013, том 53, номер 11,страницы 1869–1893(Mi zvmmf9948)
О структуре стационарных осесимметричных течений жидкости Навье–Стокса при наличии у функции тока в областях ее знакопостоянства многих локальных экстремумов
Аннотация:
На основе разработанных первым и третьим авторами статьи нового высокоточного метода и соответствующей компьютерной программы численного решения при небольших числах Рейнольдса осесимметричной стационарной первой краевой задачи для системы Навье–Стокса в шаровых слоях достоверно исследована структура примеров течений жидкости с наличием в областях положительности функции тока (ФТ) в меридиональной плоскости многих локальных экстремумов. При этом найдены режимы вращений граничных сфер: внутренней — с постоянной угловой скоростью, внешней — с угловыми скоростями вращений, зависящими от зенитного угла, которые обеспечивают такого характера течения. Описание структуры этих течений заключается в разбиении области положительности ФТ на подобласти (циркуляционные зоны) с помощью сепаратрис седловых точек ФТ, которые порождают многообразия неустойчивых начальных точек траекторий. Обнаруживаются довольно неожиданные явления в циркуляции таких течений. Приводятся примеры, иллюстрирующие поведение траекторий частиц жидкости. Продемонстрирована высокая точность построения траекторий, причем на большие промежутки времени. Библ. 16. Фиг. 18.
Ключевые слова:система Навье–Стокса для несжимаемой жидкости, осесимметричные стационарные течения в шаровых слоях, численный метод с расщеплением граничных условий, функция тока в меридиональной плоскости, локальные экстремумы, седловые точки, сепаратрисы седловых точек, структуры течений, траектории частиц жидкости.