Федоров С. Ф.
Предложен метод моделирования компонент вектора скорости вихревого потока, основными параметрами которого являются размеры максимальных и минимальных вихрей. Изотропия поля скорости обеспечивается равновероятной ориентацией осей вращения вихрей относительно продольной, поперечной и вертикальной осей потока, а также случайным положением вихрей в потоке. Метод позволяет раздельно имитировать флуктуации, порождаемые вихрями, ориентированными вдоль и поперек потока, что делает возможным исследование зависимостей характеристик компонент вектора скорости от ориентации вихрей. Проведенные исследования показали, что спектральная плотность мощности (СМП) компонент вектора скорости имеет область низких частот, участок «закона пяти третей» и область высоких частот, где она изменяется по закону, близкому к «закону минус пять». СПМ продольной компоненты не зависит от соотношения диаметра и «толщины» вихря и в области низких частот является постоянной величиной. Поперечная (вертикальная) компонента состоит из двух независимых составляющих. СПМ первой не зависит от соотношения между диаметром и «толщиной» вихря и в низкочастотной области изменяется по «закону плюс два», СПМ второй зависит от указанного соотношения и имеет форму такую же, как и у продольной компоненты. При отношении диаметра к «толщине» вихря, равном полутора, СПМ модельных компонент практически совпали с СПМ, описания которых приведены И. О. Хинце в допущении Кармана для однородной изотропной турбулентности. Предложенная модель может быть полезна при исследовании влияния турбулентных потоков на устойчивость управления летательными аппаратами, а также при разработке систем экологического мониторинга.
