В докладе приведены результаты теоретических [1-3] и экспериментальных исследований [3,4] разрушительных атмосферных вихрей, таких как смерчи, торнадо и тропические циклоны. Изложена предложенная в книге [1] схема возникновения и устойчивого функционирования восходящих закрученных потоков. Для конкретных начально-краевых задач для системы уравнений газовой динамики и для полной системы уравнений Навье-Стокса доказаны теоремы о существовании и единственности решений, которые, в частности устанавливают, при каких условиях возникают и в какую сторону вращаются смерчи, торнадо и тропические циклоны. Приведены результаты численных расчетов решений различных начально-краевых задач, которые моделируют течения газа от самых простых плоских спиральных течений в придонных частях исследуемых потоков до трехмерных стационарных и нестационарных течений в целом. При численном моделировании установлено время от начала функционирования природного атмосферного вихря до его выхода на стационарный режим. Результаты вычислений согласуются как с данными натурных наблюдений за различными торнадо и тропическими циклонами, так и с результатами лабораторных экспериментов [4]. Описаны результаты экспериментов группы Вараксина А.Ю. (Москва) [4] по созданию и уничтожению в лабораторных условиях свободных восходящих закрученных потоков, а также экспериментов группы Баутина С.П. (Екатеринбург) [3] по созданию вихревых течений в придонной части при вертикальном стоке воздуха вверх по трубе. Эти эксперименты со свободными вихрями подтвердили возникновение закрутки потока в соответствующую сторону при наличии вертикального движения воздуха вверх. Приведенные результаты теоретических и экспериментальных исследований подтверждают предложенную в книге [1] схему возникновения и устойчивого функционирования восходящих закрученных потоков.
Исследование поддержано РФФИ, проекты 08-01-00052, 11-01-00198.
1. Баутин С.П. Торнадо и сила Кориолиса. Новосибирск: Наука, 2008. 80 с.
2. Баутин С.П., Обухов А.Г. Математическое моделирование разрушительных атмосферных вихрей. Новосибирск: Наука, 2012. 152 с.
3. Баутин С.П., Крутова И.Ю., Обухов А.Г., Баутин К.В. Разрушительные атмосферные вихри: теоремы, расчеты, эксперименты. Новосибирск: Наука, 2013.
216 с. 4. Вараксин А.Ю., Ромаш М.Э., Копейцев В.Н. Торнадо. М.: Физматлит, 2011. 344 с.