|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Применение вейвлет-анализа для исследования вихревых стохастических процессов с резкими скачками физических параметровНИР
Wavelet analysis application to research of vortical stochastic processes with sharp bounds of physical parameters
- Руководитель НИР: Маслов С.А.
- Участники НИР: Смирнов В.А., Харчевский А.А.
- Подразделение: Механико-математический факультет
- Срок исполнения: 1 января 2016 г. - 31 декабря 2017 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 16-31-00456
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116022510070-7
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Механика жидкости, газа, плазмы и многофазных сред
- ПН России: Информационно-телекоммуникационные системы
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 30.17.33 Газовая динамика
-
Ключевые слова:
скачок параметров, турбулентность, вейвлет-анализ, атмосферные вихри
bound of parameters, wavelet-analysis, atmospheric vortices -
Описание:
В настоящее время исследование сложных вихревых процессов является актуальной темой: хаотические вихревые движения встречаются как в газах и жидкостях (тайфуны и торнадо, вихри Россби [1] на поверхности океана), так и в плазме. Одним из методов исследования подобных движений является вейвлет-анализ. Так в [2, 3] с использованием вейвлет-анализа исследована плазменная турбулентность в стеллараторах TJ-II и Л-2М. В качестве базисных вейвлетов чаще всего используются «мексиканская шляпа», функции Морле и Хаара [4]. Вихревые движения в плазме хорошо описываются при помощи вейвлета Морле. Однако нами показано [5], что при резком изменении характеристик процессов использование вейвлета Хаара может дать существенно лучшие физические результаты, нежели применение функции Морле. Еще один вид движения, характеризующийся резким изменением скорости и давления, - интенсивные атмосферные вихри, особенно торнадо. В данном проекте планируется провести обработку данных скорости и давления и их временной эволюции в атмосферных вихрях. С этой целью будут применяться методы спектрального и биспектрального вейвлет-анализа, а также будет разработано программное обеспечение, позволяющее осуществить вейвлет-анализ данных. Обработка экспериментальных данных имеет особое значение, поскольку общепризнанной теоретической модели торнадо на сегодняшний день не существует. В нашем распоряжении имеются временные выборки стохастических сигналов для плазменной турбулентности с дрейфовыми вихревыми структурами, которые экспериментально измеряются в тороидальной плазменной установке стелларатор Л-2М. Ранее было показано, что дрейфовая плазменная турбулентность по своим характеристикам подобна вихревой гидродинамической иди аэродинамической турбулентности (на мелкой воде [1]). Поэтому возможна отладка разработанного программного обеспечения на таких выборках
- Добавил в систему: Маслов Сергей Алексеевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Применение вейвлет-анализа для исследования вихревых стохастических процессов с резкими скачками физических параметров |
| Результаты этапа: Предложена методика одновременного исследования вихревых стохастических процессов различной природы с резкими скачками физических параметров: явлений в плазме стелларатора Л-2М – установки, предназначенной для удержания плазмы посредством внешнего магнитного поля, – и интенсивных атмосферных вихрей: тайфунов (тропических ураганов) и торнадо (смерчей). Разработано программное обеспечение на языке MATLAB для исследования флуктуаций параметров этих процессов. Создан программный комплекс для обработки экспериментальных данных и вейвлет-анализа плазменных и атмосферных стохастических сигналов. Методами вейвлет-анализа исследованы частотно-временные закономерности флуктуаций потенциала плазмы и колебаний атмосферного давления в тайфунах и торнадо. Построены вейвлет-спектры турбулентности в плазменных и атмосферных процессах методом непрерывного вейвлет-преобразования с использованием функции Хаара. Показано, что в ядре тайфуна или торнадо наблюдается существенное падение атмосферного давления по сравнению с окружающим потоком. Получены оценки продолжительности скачка давления в интенсивных атмосферных вихрях. Длительность этого скачка существенно меньше времени жизни вихря. Для торнадо с продолжительностью не более 10 минут атмосферное давление вблизи оси падает за времена порядка 1 – 5 с; в тайфуне длительности 2 суток продолжительность скачка давления составляет несколько часов. Кроме того, в торнадо (несмотря на меньшие пространственные размеры) скачок давления и амплитуды его флуктуаций больше, чем в тайфунах, поскольку скорость вращения в торнадо существенно выше. Колебания атмосферного давления резко усиливаются как в ядре атмосферного вихря (что было ожидаемо), так и на его периферии. При этом вблизи оси тайфуна или торнадо преобладают более высокочастотные колебания. Исследована вихревая турбулентность в плазме как в стационарном, так и нестационарном режимах. Для нестационарных плазменных сигналов с резкими скачками параметров также получены оценки длительности скачков (порядка 0.1 мс). Показано, что усиление или ослабление флуктуаций потенциала возможно не только при переменной, но и постоянной мощности нагрева в стеллараторе Л-2М. Также установлена синхронность изменения амплитуды флуктуаций потенциала плазмы для различных участков частотного спектра. Результаты опубликованы в сборниках трудов научных конференций. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Применение вейвлет-анализа для исследования вихревых стохастических процессов с резкими скачками физических параметров |
| Результаты этапа: | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".