Динамика формирования пограничного слоя в канале вулкана в потоке кавитирующей высоковязкой магмы

На основе полной математической модели потока вязкого магматического расплава, восходящего в поле силы тяжести за фронтом волны декомпрессии, исследуются нестационарная двумерная осесимметричная задача о динамике состояния расплава на начальной стадии взрывного вулканического извержения и особенности структуры течения в окрестности стенки канала в случае стационарной и динамически возрастающей вязкости. Проведен численный анализ развития пограничного слоя в случае постоянной вязкости расплава $\mu=10^3,10^5, 10^7$ Па $\cdot$ с. Показано, что в канале радиусом $100$ м при изменении вязкости расплава в диапазоне $10^3\div10^5$Па $\cdot$ с на стенке канала формируется пограничный слой, толщина которого увеличивается с $2$ до $15$ м. При увеличении вязкости магмы до значения, равного $10^7$ Па $\cdot$ с, пограничный слой в значительной степени перекрывает канал, зажимая поток в окрестности оси симметрии практически по всей длине канала. На примере расплава в канале радиусом $10$ м показано, что при динамически растущей вязкости структура течения существенно меняется. К моменту времени $t=1,1$ c толщина пограничного слоя в поперечном сечении канала на высоте около $1000$ м достигает практически $8$ м, принимает форму своеобразной “диафрагмы”, “прорастает” вглубь канала на $200$ м (в интервале значений массовой скорости $0\div15$ м/с) и зажимает поток в зоне радиусом приблизительно $2$ м в окрестности оси симметрии канала.