Алгоритм розвитку упорядкованих вихрових рухів в атмосфері

Заголовок (англійською): 
Algorithm for the development of ordered vortex motions in the atmosphere
Автор(и): 
Клапченко В. І.
Кузнецова І. О.
Автор(и) (англ): 
Klapchenko V.
Kuznetsova I.
Ключові слова (укр): 
алгоритм самоупорядкування; вихрова труба; геометрія анізотропії; хвильовий кластер; хвильовий стрімер; хвильовий сендвіч; корпускулярний та хвильовий конденсат; хвильове налипання; хвильове квантування; релаксація хвильової взаємодії; торнадо
Ключові слова (англ): 
self-ordering algorithm; vortex tube; anisotropy geometry; wave cluster; wave streamer; wave sandwich; corpuscular and wave condensate; wave adhesion; wave quantization; relaxation of wave interaction; tornado
Анотація (укр): 
Пропонована робота є продовженням попередніх робіт авторів, присвячених застосуванню запропонованих фрагментованої фізичної статистики й універсального механізму хвильової далекодії (УМХД) в системах тотожних частинок. У роботі розглянуто сценарій № 2 – умовно необмежені системи із сумішшю кількох типів тотожних частинок, які мають обертальні степені вільності руху. Природною моделлю таких систем є атмосферні вихори (торнадо). У роботі цю модель розглянуто як базову. Технічними пристроями, які відтворюють такий сценарій, є вихрова труба Ранка – Хілша. Вона взята за допоміжну (або експериментальну) модель. Для базової моделі визначені необхідні макроскопічні умови, за яких статистична ймовірність появи торнадо перевищує 50%. За таких умов, застосувавши весь арсенал УМХД, розглянуто етапи самозародження і розвитку торнадо. Зокрема прояснено механізм самопідсилення і самоорганізації колового руху в області формування торнадо, його форму, процес випадіння «хобота» торнадо, його непрозорість і теплові ефекти, які супроводжують його появу. Введено поняття хвильового налипання та хвильової конденсації як особливих напівквантових явищ в умовах застосовності класичної фізики. Проведено відповідні кількісні оцінки. Продемонстровано справедливість кількісних оцінок на основі аналізу результатів досліджень допоміжної (експериментальної) моделі – вихрової труби Ранка – Хілша. Зроблено головний висновок: теоретичною основою, яка повністю пояснює фізичну природу появи торнадо і всі його особливості, може бути УМХД.
Анотація (англ): 
This paper is a continuation of the authors' previous papers devoted to the application of the proposed fragmented physical statistics and the universal mechanism of long-range wave action (UMWA) in systems of identical particles. This paper considers scenario No. 2 – conditionally unbounded systems with a mixture of several types of identical particles possessing rotational degrees of freedom of movement. The natural model of such systems is atmospheric vortices (tornadoes). In this work, this model is considered as a basic one. Technical devices that reproduce this scenario are the Ranque-Hilsch vortex tube. It is taken as an auxiliary (or experimental) model. For the basic model, the necessary macroscopic conditions were determined under which the statistical probability of a tornado exceeding 50%. Under these conditions, using the entire arsenal of UMWA, the stages of spontaneous generation and development of a tornado are considered. In particular, the mechanism of self-intensification and self-organization of the circular motion in the area of tornado formation, its shape, the process of the tornado “trunk” falling out, its opacity and the thermal effects accompanying its appearance were clarified. The concepts of wave adhesion and wave condensation are introduced as special semi-quantum phenomena under the conditions of the applicability of classical physics. The corresponding quantitative estimates were made. The validity of quantitative estimates is demonstrated based on the analysis of the results of studies of an auxiliary (experimental) model - the Ranque-Hilsch vortex tube. The main conclusion is drawn: the theoretical basis that fully explains the physical nature of the appearance of a tornado and all its features can be the UMWA.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Управління розвитком складних систем, номер 60, 2024
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of Development of Complex Systems, number 60, 2024
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
230-238.pdf
Дата публікації: 
29 Ноябрь 2024
Номер збірника: 
60
Розділ: 
ТЕХНОЛОГІЯ УПРАВЛІННЯ РОЗВИТКОМ
Університет автора: 
Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ
Литература: 

1.     Клапченко В. І., Кузнецова І. О., Краснянський Г. Ю. Фрагментована фізична статистика та процеси самоупорядкування в складних системах. Управління розвитком складних систем. Київ, 2023. № 53. С. 80 – 90.

2.     Клапченко В. І., Кузнецова І. О., Краснянський Г. Ю. Універсальний механізм розвитку процесів самоупорядкування в системах тотожних частинок. Управління розвитком складних систем. Київ, 2023. № 54. С. 122 – 131.

3.     Клапченко В. І., Кузнецова І. О. Квазірелятивізм молекулярних потоків та ентропія упорядкованого хаосу. Управління розвитком складних систем. Київ, 2024. № 58. С. 153 – 161.

4.     Наливкин Д. В. Ураганы, бури и смерчи. Географические особенности и геологическая деятельность. Ленинград: Наука, 1969. 488 с.

5.     Интенсивные атмосферные вихри / под ред. Л. Бенгтссона, Дж. Лайтхилла. Москва: Мир, 1985. 368 с.

6.     Хаин А. П. Ураганы – загадки и исследования. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1987. 60 с.

7.     Лесняк Е. В. Феномен НЛО. Киев: Укрполиграф, 1991. 80 с.

8.     Snegirev A. Yu., Mardsen J. A., Fransis J., Makhviladze G. M. Numerical studies experimental observation of whirling flames. International Journal Heat and Mass Transfer, 2005, 57, р. 2523 – 2539.

9.     Суслов А. Д., Иванов С. В., Мурашкин А. В., Чижиков Ю. В. Вихревые аппараты. Москва: Машиностроение, 1985. 256 с.

10.  Меркулов А. П. Вихревой эффект и его применение в технике. Самара: Оптима, 1997. 184 с.

11.  Гуцол А. Ф. Эффект Ранка. Успехи физических наук. Москва, 1997. Т.167, № 6. С. 665 – 687.

12.  Ahlborn B. K., Gordon J. M. The vortex tube as a classic thermodynamic refrigeration cycle. Journal of applied physics, 2000, v. 88, № 6, p. 3645 – 3653.

13.  Gao C. Experimental study on the Ranque - Hilsch vortex tube. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2005. 151 р.

14.  Сивухин Д. В. Общий курс физики. Механика. Москва: Наука, 1989. 576 с.

15.  Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. Москва: Наука, 1964. 568 с.

16.  Клапченко В. И. Перколяционный квантовый релятивистский мир. Киев: ВИПОЛ, 1999. 121 с.

References: 

1.     Klapchenko, V., Kuznetsova, I. & Krasnianskyi, G. (2023). Fragmented physical statistics and self-ordering processes in complex systems. Management of Development of Complex Systems, 53, 80–90.

2.     Klapchenko, V., Kuznetsova, I. & Krasnianskyi, G. (2023). A universal mechanism for the development of self-ordering processes in systems of identical particles. Management of Development of Complex Systems, 54, 122–131.

3.     Klapchenko, V. & Kuznetsova, I. (2024). Quasirelativism of molecular flows and entropy of ordered chaos. Management of Development of Complex Systems, 58, 153–161.

4.     Nalivkin, D. V. (1969). Hurricanes, storms and tornadoes. Geographical features and geological activity.

5.     Bengtsson, Ed. L. & Lighthill, J. (1985).  Intense atmospheric vortices

6.     Khain, A. P. (1987). Hurricanes – mysteries and research. Gidrometeoizdat.

7.     Lesnyak, E. V. (1991). The UFO phenomenon. Ukrpoligraf.

8.     Snegirev, A. Yu., Mardsen, J. A., Fransis, J. & Makhviladze, G. M. (2005). Numerical studies experimental observation of whirling flames. International Journal Heat and Mass Transfer, 57, 2523–2539.

9.     Suslov, A. D., Ivanov, S. V., Murashkin, A. V. & Chizhikov, Yu.V. (1985). Vortex devices. Mechanical Engineering.

10.  Merkulov, A. P. (1997). Vortex effect and its application in technology. Optima.

11.  Gutsol, A.F. (1997). Ranque effect. Advances in physical sciences, 167(6), 665–687.

12.  Ahlborn, B. K. & Gordon, J. M. (2000). The vortex tube as a classic thermodynamic refrigeration cycle. Journal of applied physics, 88(6), 3645–3653.

13.  Gao, C. (2005). Experimental study on the Ranque - Hilsch vortex tube. Eindhoven. Technische Universiteit Eindhoven.

14.  Sivukhin, D. V. (1989). General course of physics. Mechanics.

15.  Landau, L. D. & Lifshits, E. M. (1964). Statistical Physics. Nauka.

16.  Klapchenko, V. I. (1999). Percolation quantum relativistic world. VIPOL.