Тема ТЕОРИЯ Физика многомасштабных нелинейных процессов в атмосферах планет солнечной системы

Тема ТЕОРИЯ Физика многомасштабных нелинейных процессов в атмосферах планет солнечной системы.

Гос.рег. №01.20.03 02941

Науч. Руководитель: к.ф.-м.н. А.С.Петросян

Предложено конечно-разностное представление, описывающее силу Кориолиса в численных методах годуновского типа для течений вращающейся мелкой воды. Влияние силы Кориолиса описано введением фиктивной нестационарной границы. Построена качественная интерпретация нелинейных процессов, вызванных таким представлением. Проведен анализ границы применимости данного подхода в общем, для расщепляющихся разностных схем.

Славин А.Г. Моделирование течений вращающейся мелкой воды методом годуновского типа, основанном на квазидвухслойном представлении, Тезисы докладов, V Конференция молодых ученых, посвященная дню космонавтики, ИКИ, Москва, 2008, 40.

Славин А.Г. Конечно-разностное представление силы Кориолиса в численных моделях годуновского типа для течений вращающейся мелкой воды, Труды XXX Конференции молодых ученых механико-математического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. М., 2008.

Славин А.Г. Тел: 8(495)333-54-78 Email: slavin@iki.rssi.ru

Предложены конечно-разностные схемы для моделирования течений, как на ровной подстилающей поверхности, так и для подстилающей поверхности произвольного профиля. Для численной аппроксимации источниковых слагаемых применена квазидвухслойная модель течения жидкости над ступенчатой границей, учитывающая гидродинамические особенности течения. Осуществлен сравнительный анализ с известными конечно-разностными схемами, описывающими вращение и неоднородность профиля дна.

Славин А.Г. Тел: 8(495)333-54-78 Email: slavin@iki.rssi.ru

Разработанный квазидвухслойный метод обобщен на случай исследования течений мелкой воды над неоднородным профилем дна в присутствии произвольной внешней силы. Проведено численное моделирование и выполнено сравнение с лабораторными экспериментами по изучению разрушения двумерной дамбы над наклонной подстилающей поверхностью с учетом гидравлического трения.

Karelsky К. V, Petrosyan A. S, Slavin A. G. Finite-difference presentation of the Coriolis force in numerical Godunov-type models for flows of rotating shallow water. International Conference "Mesoscale meteorology and air pollution", Odessa, Ukraine, 15-17 September 2008, pp 54-55.

Карельский К.В. Тел: 8(495)333-54-78 Email: kkarelsk@iki.rssi.ru

Многие течения электропроводящей жидкости не могут быть описаны в рамках несжимаемой среды, или сжимаемыми уравнениями в приближении политропии (или адиабатичности), поэтому исследована теплопроводящая плазма с использованием уравнением для полной энергии. Система сжимаемых отфильтрованных по Фавру МГД уравнений для электро- и теплопроводящей жидкости, включающая уравнение энергии в форме уравнения сохранения полной энергии, рассмотрена для трех различных турбулентных течений: с малым числом Маха Ms, с умеренным значением Ms и режим сверхзвукового течения. Подробно рассмотрены и предложены параметризации для принципиально новых дополнительных подсеточных слагаемых в уравнении полной энергии после процедуры фильтрации вследствие наличия сжимаемости и магнитного поля.

A. A. Chernyshov, K. V. Karelsky, A. S. Petrosyan «Modeling of compressible magnetohydrodynamic turbulence in electrically and heat conducting fluid using large eddy simulation», Physics of Fluids, Vol. 20, Issue 8, 085106, 2008

A. A. Chernyshov, K. V. Karelsky, A. S. Petrosyan «Large eddy simulation of MHD turbulence in space plasma », Chaotic Modeling and Simulation International Conference (CHAOS 2008), June 3 - 6, 2008, Chania, Crete, Greece

A. A. Chernyshov, K. V. Karelsky, A. S. Petrosyan «Large eddy simulations of compressible magnetohydrodynamic turbulence in heat-conductive fluid», book of abstracts, pp.231-232, ERCOFTAC workshop " Direct and Large-Eddy Simulations", Trieste, Italy, 2008

Карельский К.В. Тел: 8(495)333-54-78 Email: kkarelsk@iki.rssi.ru

Проведено численное трехмерное моделирование сжимаемой МГД турбулентности локальной межзвездной среды. Показано, что сильно сжимаемая МГД турбулентность становиться слабо сжимаемой и флуктуации плотности являются пассивным скаляром в поле фоновой турбулентности, то есть спектр кинетической энергии и спектр флуктуаций демонстрируют спектр колмогоровского типа. Это позволило подтвердить гипотезу о слабо сжимаемой природе флуктуаций плотности наблюдаемых в межзвездной среде.

А. А. Чернышов «Установление слабосжимаемого режима в магнито-гидродинамической турбулентности космической плазмы», Тезисы докладов, Фундаментальные и прикладные задачи нелинейной физики, XIV научная школа «Нелинейные волны-2008», конференция молодых ученых, 1 – 7 марта, Нижний Новгород, c.170-171

А. А. Чернышов “ Спектры турбулентности локальной межзвездной среды” Тезисы докладов, V Конференция молодых ученых, посвященная дню космонавтики, Москва, 2008

A. A. Chernyshov, K. V. Karelsky, A. S. Petrosyan «Three-dimensional modeling of compressible magnetohydrodynamic turbulence in the local interstellar medium», Astrophysical Journal, 686:1137–1144, 2008

Чернышов А.А. Тел: 8(495)333-54-78 Email: achernyshov@iki.rssi.ru

Изучена анизотропия межзвездной турбулентности и показывается, что крупномасштабные структуры имеют анизотропию, в то время как на мелких масштабах наблюдается изотропная турбулентность. Установлено, что со временем уменьшаются энергосодержащие крупные масштабы турбулентности, амплитуда спектров также ослабевает. Показано, что увеличивается диссипативный интервал в энергетическом каскаде и уменьшается инерционный интервал.

Чернышов А.А. Тел: 8(495)333-54-78 Email: achernyshov@iki.rssi.ru

Исследована намагниченность плазмы, которая падает со временем. Таким образом, показано, что переход МГД плазмы от существенно сжимаемого турбулентного течения к умеренно сжимаемому течению в межзвездной среде не только преобразовывает сверхзвуковое движение в дозвуковое, но также приводит к ослаблению намагниченности плазмы.

Петросян А.С. Тел: 8(495)333-54-78 Email: apetrosy@iki.rssi.ru

Исследована временная динамика коэффициентов пологости и асимметрии магнитного поля и скорости, которые связаны с явлением перемежаемости в сжимаемой МГД турбулентности, используя преимущества разработанного метода крупных вихрей.

A. A. Chernyshov, K. V. Karelsky, A. S. Petrosyan «Validation of large eddy simulation method for study of flatness and skewness of decaying compressible magnetohydrodynamic turbulence», представлена в печать, Theoretical and Computational Fluid Dynamics, 2008

Петросян А.С. Тел: 8(495)333-54-78 Email: apetrosy@iki.rssi.ru

Тема ДИАГНОСТИКА Диагностика поверхностей объектов Солнечной системы по изучению вторичных эффектов, возникающих под активным воздействием искусственного или природного происхождения

Гос.рег. № 0120.0 501195

Научный руководитель: д-ф.-м.н. Манагадзе Г.Г.

Плазменный факел метеоритного удара, как фактор, способствующий зарождению первичных форм живой материи.

Манагадзе Г.Г.

В разработанной новой концепции предлагается гипотетическая модель возникновения первичных форм живой материи в небиологических процессах, сопровождающих сверхвысокоскоростной (СВС) удар метеорита. На основе результатов, полученных преимущественно опытным путём и достоверных материальных свидетельствах имеющихся в природе, показано, что в метеоритном ударе могли возникать условия необходимые для образования из неживой субстанции простейших живых существ, появление которых можно было отождествить с зарождением жизни.

Основная идея концепции состоит в том, что плазменный факел, генерируемый под воздействием метеоритного удара, обладает рядом неизвестных ранее и обнаруженных экспериментально, уникальных свойств, обеспечивающих синтез простых и сложных, в том числе и полимерных органических соединений (ОС). В неравновесной факельной плазме синтез ОС сочетается с наблюдаемыми признаками самосборки и упорядочения материи.

Исследованные ранее, возникающие в факельной плазме неравновесные и однонаправленные электрические и магнитные поля, могли обеспечить образование локальных, хиральных физических полей, которые могли определить «знак» асимметрии биоорганического мира. Интенсивные флюктуации плазмы с образованием «диссипативных» структур, могли создать условия для спонтанного нарушения симметрии, необходимой для образования гомохиральных макромолекулярных структур.

Условия, изложенные выше, могли оказаться достаточными для образования первых живых существ, гипотетические модели которых предлагались в различных научных публикациях многими учёными. Первые живые существа могли возникать как в процессе адиабатического разлёта плазмы в факеле, так в ударном кратере на более позднем этапе ударных процессов.

Получены, экспериментальны доказательства того, что в значительной области ударного кратера формируется среда комфортная для выживания и развития первых, простейших существ. Она, приставляет собой зону с повышенной влажностью, насыщенную ОС, и сохраняющую умеренную на температуру от ударного нагрева от сотни тысячи до десятки миллионов лет. Аналогичными свойствами обладает вода океана или водоема, находящаяся под слоем льда или породы на различных космических объектах Солнечной системы. При попадании туда продуктов синтеза из факельной плазмы, генерируемой в процессе «проникающего удара», образованная среда могла способствовать зарождению внеземной жизни.

Следует отметить, что предложенная концепция устраняет многие трудности и противоречия, объясняет ряд «парадоксальных» фактов, наблюдающихся в природе связанных с зарождением жизни и синтезом ОС. Так, например синтез ОС в межзвёздных газопылевых облаках может обеспечиваться СВС – соударением частиц пыли, а преобладание L – аминокислот в метеорите Мёрчисон, идентичностью механизмов синтеза на Земле и в космосе.

Managadze G.G. A nоvel scenario of prebiotic stage of evоlution of life and universal mechanism of its realization in the meteorite impact. // International Journal of Impact Engineering. P.11. Принято в печать 19 июля 2007 г.Опубликовано в 2008 г.