Structure of air motion along optical paths inside specialized rooms of astronomical telescopes. Numerical simulation

Abstract

Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 27.02.2015 ã. Èññëåäîâàíà ñòðóêòóðà äâèaeåíèé âîçäóõà â êðóïíûõ ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ïîìåùåíèÿõ àñòðîíîìè÷åñêèõ òåëåñêîïîâ.  òàêèõ ïîìåùåíèÿõ êîíñòðóêòèâíî ðàçìåùåíû îïòè÷åñêèå ýëåìåíòû êðóïíîàïåðòóðíûõ òåëåñêîïîâ. Èññëåäîâàíèÿ ïðîâåäåíû ïóòåì ÷èñëåííîãî ðåøåíèÿ íåñêîëüêèõ êðàåâûõ çàäà÷ äëÿ óðàâíåíèé ãèäðîäèíàìèêè (óðàâíåíèé Íàâüå-Ñòîêñà). Îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëåíî çàêðûòûì ïîìåùåíèÿì ñ ðàçíûì íàãðåâîì íèaeíèõ è âåðõíèõ ïîâåðõíîñòåé, áåç îáìåíà âåùåñòâîì ñðåäû ÷åðåç ãðàíèöû. Ýòî äàåò âîçìîaeíîñòü òåñòèðîâàíèÿ â ñòàöèîíàðíûõ óñëîâèÿõ îïòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê àñòðîíîìè÷åñêèõ òåëåñêîïîâ, âêëþ÷àÿ èõ ðàçðåøàþùóþ ñïîñîáíîñòü.  ÷àñòíîñòè, âèçóàëèçàöèÿ äâèaeåíèé âîçäóõà ëèíèÿìè òîêà ïîçâîëÿåò âûïîëíèòü àíàëèç âëèÿíèÿ êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé òåëåñêîïà è òåìïåðàòóðíîãî ðåaeèìà åãî îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ íà óñòîé÷èâîñòü âîçäóøíîé ñðåäû. Ðåçóëüòàòû ÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ ïîêàçûâàþò, ÷òî â ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ïîìåùåíèÿõ íàáëþäàþòñÿ óåäèíåííûå êðóïíûå âèõðè (êîãåðåíòíûå ñòðóêòóðû, òîïîëîãè÷åñêèå ñîëèòîíû). Êàñêàäíûé ðàñïàä ýòèõ âèõðåé ïîðîaeäàåò êîãåðåíòíóþ òóðáóëåíòíîñòü. Ïîäòâåðaeäàåòñÿ òàêaeå ñôîðìóëèðîâàííûé íàìè ðàíåå ýêñïåðèìåíòàëüíûé âûâîä, ÷òî ñìåøèâàíèå êîãåðåíòíûõ ñòðóêòóð ñ ðàçíûìè áëèçêèìè ðàçìåðàìè (è ñ áëèçêèìè ÷àñòîòàìè ãëàâíûõ âèõðåé) äàåò íåêîãåðåíòíóþ êîëìîãîðîâñêóþ òóðáóëåíòíîñòü.