О возможности синергетического рождения мезомасштабных когерентных структур в макроскопической теории развитой турбулентности

Целью работы является развитие континуальной теории структурированной турбулентности сдвиговых течений жидкости, моделируемой суммой двух взаимопроникающих континуумов, из которых первый относится к осредненному полю турбулентного движения, а второй – к турбулентному пространственно-временному хаосу, включающему в себя и ансамбль локализованных в пространстве мезомасштабных когерентных структур. Считается, что мезомасштабные структуры при увеличении надкритичности порождаются мелкомасштабными вихревыми образованиями, которые в двухуровневой модели турбулентности описываются дополнительными внутренними параметрами хаоса, например, обобщенными угловыми скоростями, характеризующими завихренности пульсационного гидродинамического поля. Обсуждается возможность синергетического рождения мезомасштабных когерентных структур из турбулентного хаоса, далекого от полного хаоса термодинамического равновесия, за счет фазовой синхронизации относительно крупных мелкомасштабных вихрей (максимальных осцилляций внутри некоторого спектрального интервала) в присутствии шума, связанного с “тепловой” структурой вихревого континуума. Подобный механизм формирования и эволюции когерентных структур в термодинамически открытой подсистеме турбулентного хаоса интерпретирован с точки зрения теории динамических систем. Предпринятое исследование нацелено на разработку ряда репрезентативных гидродинамических моделей космических природных сред, включая эволюцию Солнечной системы, явления турбулентного переноса на планетах и в их атмосферах, проблемы экологии и т.п. Оно является продолжением стохастико-термодинамического подхода к синергетическому описанию структурированной турбулентности астро-геофизических систем, разрабатываемого автором в серии работ [1–3].