• О турбулентности

    В предыдущих пунктах нами рассмотрены возможности методов перенормировки при создании теории турбулентности. Теперь мы сделаем попытку оценить успешность этих теорий. Фактически это означает, что мы хотим сравнить их предсказания с результатами, полученными из эксперимента. А под экспериментами будем подразумевать не только течения жидкости в лабораторных условиях или в естественных природных условиях, но также результаты прямого численного моделирования уравнений Навье Стокса на компьютерах.

  • Ренормализационная группа (RG)

    Магнетизм возникает из-за того, что спины в узлах решетки выстраиваются друг за другом. Эта тенденция спинов к упорядочению противоположна тепловому воздействию, которое стремится создать беспорядок. Упорядочение возникает в виде случайной флуктуации на масштабах длин, изменяющихся от шага решетки (L0) до некоторой корреляционной длины (скажем, x). Корреляционная длина зависит от температуры и становится бесконечной при температуре Кюри (или в критической точке). В критической точке появляются флуктуации всех масштабов от L0 до размеров образца, поэтому наступает полная всеобщая магнетизация.

    Теоретическая задача состоит в том, чтобы вычислить гамильтониан (и, следовательно, термодинамические свойства материала), который содержит члены взаимодействия в виде суммы по всем конфигурациям спинового взаимодействия. Тот факт, что все длины (в принципе) одинаково важны, вносит трудность, связанную с вопросом, с каких масштабов начать. Конечно, если некоторые масштабы исключены, то каким-то способом их влияние должно быть сохранено.

  •                  

  • Перенормировочная теория возмущений

    В этом пункте мы будем обращаться с проблемой замыкания моментов в теории турбулентности очень специфично. Начнем с общего формализма, часто называемого «лямбда-разложением», а затем продолжим рассмотрение конкретных теорий. Эти теории разделены на два класса. Сначала рассмотрим теории, которые несовместимы с колмогоровским распределением энергии по волновым числам, а затем те, которые совместимы.

    Начать можно с того, что методы, которые мы обсуждаем, впервые появились в теории многих тел статистической физики. Для того чтобы дать представление об общем методе, рассмотрим случай реального газа, который лишь слегка неидеален. Очевидно, существует искушение представить это как возмущение идеального газа, в котором составляющие его частицы не взаимодействуют друг с другом. В микроскопической физике основной величиной, позволяющей нам вычислить статистическую сумму, является гамильтониан. Из статистической суммы находятся макроскопические свойства системы. Для идеального газа гамильтониан может быть записан как в виде суммы гамильтонианов отдельных частиц, т. е.

  • Турбулентность как ветвь статистической физики

    В этом пункте мы будем следовать схеме изложения, сходной со схемой пункта 2, интересуясь главным образом структурными основами турбулентности. То есть рассмотрим корреляции скоростей в двух или более точках (и моментах времени), тогда как в пункте 2 рассматривались только одноточечные корреляции. Основы такого подхода изложены Тейлором (1935) в статье, в которой были введены также понятия статистической однородности и изотропии, шаг, который перевел теорию турбулентности из разряда инженерной науки в разряд области физики. В следующей работе [Тейлор, 1938а] было завершено определение энергетического спектра через волновые числа (т. е. использовано преобразование Фурье от двухточечной пространственной корреляции), и, как мы теперь понимаем, вычисление этого спектра является главной целью фундаментальной теории турбулентности.

  • Турбулентность как естественное состояние течения жидкости

    Динамика жидкости основана на изучении сравнительно простых течений: свободных струй и следов, пограничных слоев, прилегающих к твердой поверхности, течений в прямых трубах и плоских каналах. Эти классические течения образуют специальный случай и могут быть отнесены к течениям в пограничных слоях или (более общо) к двумерным потокам. При переходе к турбулентности нужно проявлять осторожность, когда имеется среднее двумерное течение, так как на самом деле турбулентное движение остается полностью трехмерным.

    Для того чтобы представить непосредственно суть турбулентности как основного явления движения жидкости, рассмотрим стационарное среднее течение в плоском канале в качестве представительного примера. Кроме того, поскольку динамика жидкости не включается в обычный курс физики, мы начнем с краткого введения в математическое описание движения жидкости на уровне уравнений и рассмотрим способы их применения к простым ламинарным течениям.

  • Современные методы исследования турбулентности

    Турбулентное движение жидкости является весьма привлекательной проблемой для исследователей. Турбулентное движение можно наблюдать очень часто в повседневной жизни, а, кроме того, для описания этого движения теоретически мы должны обратиться за помощью к квантовой теории поля. Последнее обстоятельство делает турбулентность предметом внимания все большего числа физиков-теоретиков.

  • Турбулентность

    Федеральное агентство по образованию

    Государственное образовательное учреждение

    высшего профессионального образования

    московский физико-технический институт

    (государственный университет)

    ЛЕКЦИИ

    ПО ТЕОРЕТИЧЕСКИМ МЕТОДАМ

    ИССЛЕДОВАНИЯ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

  • Производство отливок из металла по ледяным моделям по принципу «просто добавь воды»

     В. С. Дорошенко, dorosh@inbox.ru

    Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев

    Литейное производство металлических заготовок является основной заготовительной базой машиностроительного комплекса, и от его развития зависят темпы развития машиностроения в целом как базовой отрасли промышленности. От качества и количества продукции литейных цехов во многом зависит уровень производства машин и механизмов.

  • Поликристаллическая структура литейной ледяной модели с точки зрения фрактальной геометрии

            Дорошенко В.С., Кравченко В.П. (Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины)

    Характерной особенностью современного технологического использования науки в материальном производстве является вовлечение в сферу исследования экологически безопасных материалов, пригодных для создания ресурсосберегающих процессов. В технологии литейного производства металлических деталей в песчаных формах (такой вид формовки дает 75-80% тоннажа отливок) не прекращается поиск оптимальных материалов для литейных моделей, отвечающих указанным критериям, имея ввиду, что наибольшую точность отливки при этом дает литье по одноразовым моделям.

  • Порошковые краски для ледяных моделей, используемых в производстве металлоотливок

    Использовали наличие электрического заряда в поверхностном слое льда толщиной от нескольких нанометров для нанесения порошковых красок на изделия изо льда. Этот слой имеет квазижидкую структуру и образуется вблити температуры плавления льда. В качестве изделий служили ледяные одноразовые модели, по которым получали металлические отливки. Разработана технология нанесения порошковых красок на эти модели как пример сочетания криотехнологии с явлениями на наноуровне. Рассмотрены физические основы технологии, примеры получения отливок, экологические преимущества как порошковых покрытий, так и технологии литья по ледяным моделям.
  • Формирование структуры литейной ледяной модели и методы его моделирования

    УДК 621.744

    В. С. Дорошенко

    Информация передана для публикации на o8ode.ru автором - контакты - dorosh@inbox.ru.

    В данном разделе - 4 статьи об изделиях изо льда, который тает (талая вода в большинстве способов отверждает близлежащую песчаную смесь), и затем на его месте возникает отливка из металла.

    Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины

  • Отзыв проф. д.м.н. А. Гендиновича на статью (на болгарском языке)

    Публикуван е раздел “Зараждане на живота” в един от най-големите руски научнопопулярни сайтове. Автори са д-р Игнат Игнатов и д-р Олег Мосин. Участващите българи – Клуб по медицинска биофизика, Тетевен, инж. Всеволод Яцевич, инж. Цоло Петков, Александър Игнатов. Сайтът има милионна аудитория. По мое мнение разделът “Зараждане на живота” е с голям авторски принос и с нови уникални доказателства за свойствата на водата при най-голямото чудо на Природата. България е безспорно световна сила в биофизиката!

    Състоя се среща на членове на Клуб по медицинска биофизика, СОУ „Георги Бенковски”, Тетевен с Клуб по опазване на околната среда, Техникум по транспорт „Дж. А. Макгахан”, София. От учебната 2010/2011 г. обучението по медицинска биофизика в СОУ „Георги Бенковски” с директор Маринела Маркова е включено като свободно избираем предмет съвместно с преподавателката по физика Марина Чернева и под ръководството на д-р Игнат Игнатов и асистент Верка Николова. Уеб дизайнер на двата сайта е Венцислав Панов. Пред преподавателите Таня Димитрова, Марина Чернева, Владимир Димитров и Димитър Симеонов и членове на двата клуба д-р Игнатов представи физични доказателства за различната вода. Също бе показано, защо Кирлиановият ефект, който е заснет върху фотофилм е по-качествен от фотографирания с дигитални методи. Интерес имаше и върху резултата, че двете аури на влюбени имат общи шлейфове, а на непознати хора нямат. Обсъден беше проект за изследване на различни видове вода.

  • Литературные источники

    Abelson P. H., Hoering T. C., Fatty acids from the oxidation of kerogen, Carnegie Inst. Wash., Yearbook, 64, pp218-223, 1965).

    Bernal J. D., The Origin of Life, Weidenfeld and Nicolson, London, 345, 1967.

    Calvin M., Chemical Evolution, Clanderon, Oxford, pp. 278, 1969.

    Calvin. М., Chemical evolution, Proc. Roy. Soc. (London), Ser. A, 288, 441-466 (1965).

    Crespi H. L. Biosynthesis and uses of per-deuterated proteins. in: Synt. and Appl. of Isot. Label. Compd. // Ed. R. R. Muccino. - Elsevier. - Amsterdam, 1986 - P. 111-112.

    Daboll H. F., Crespi H. L., Katz J. J. // Biotechnology and Bioengineering. - 1962. - V. 4. - P. 281-297.

    Eck R. V., Lipincott E. R., Dayhoff M. O., Pratt Y. T. Thermodynamic equilibrium and the inorganic origin of organic compounds, Science, 153,628-633 (1966).

  • Первичная вода. Вольвокс

    В Калифорнии ревю указывается на проведенный эксперимент с водой, чей состав близок к составу термальных источников в первичном океане. В реакционный сосуд с водой, содержащей диоксид углерода  и железо, нагретый до температуры 130 ° С был добавлен хром и сульфид никеля. После этого наблюдалось образование маленьких мембраноподобных образований вокруг молекул. Эксперимент доказывает процесс образования в воде самоорганизующихся мембранных структур. Эксперимент базировался на основе гипотезы Ваштерхаузера (Wächtershäuse), связанной с возникновением жизни в условиях термальных источников. Однако, в составе термальной воды нет кальция и кремния, необходимых для формирования скелета живых организмов. Вероятно, живые формы, зародившиеся на ранних этапах эволюции впоследствии исчезли или эволюционировали до микроводорослей и других форм. Важным обстоятельством является то, что в этих внешних условиях наблюдается тенденция к самоорганизации живой материи. Авторы эксперимента указывают, что щелочная вода – один из факторов для структурирования мембран. Минеральная вода, взаимодействующая с карбонатом кальция, как и морская вода, являются щелочными.

  • Кирлиановые (электрические) ауры водных капель различных видов воды

    В 2010 г. д-р Игнатов провел исключительно прецезионнный эксперимент. Им были сфотографированы Кирлиановые (электрические) ауры водных капель различных видов воды (рис. 37 и рис. 38). Эксперимент доказал зависимость между электрической аурой и вращением плоскости поляризации водных молекул в соответствующей воде (д-р Игнатов, 2010 ).

  • Связь молекул воды между собой

    Молекулы воды связаны между собой посредством водородных связей, расстояние между атомами кислорода и водорода равно 96 пм, а между двумя водородами - 150 пм. В твёрдом состоянии атом кислорода участвует в образовании двух водородных связей с соседними молекулами воды. При этом отдельные молекулы H2O соприкасаются друг с другом разноимёнными полюсами. Таким образом, образуются слои, в которых каждая молекула связана с тремя молекулами своего слоя и одной из соседнего. В результате, кристаллическая структура льда состоит из шестигранных "трубок" соединенных между собой, как пчелиные соты.

    Согласно данным компьютерного моделирования, при диаметре трубки в 1,35 нм и давлении в 40000 атмосфер водородные связи искривились, приведя к образованию спирали с двойной стенкой. Внутренняя стенка этой структуры является скрученной в четверо спиралью, а внешняя состоит из четырёх двойных спиралей, похожих на структуру молекулы ДНК.

  • Удивительная структура льда

    С годами температура Земли понижалась. На определенном этапе эволюции Земли, температура воды была на 10-15°C выше теперешней. А когда температура снизилась до  3,8 °C, в первую очередь замерзала тяжёлая вода. Это означает, что лед сначала встраивает в свою кристаллическую решётку атомы дейтерия (Д-р Игнатов, 2010). При этом природный лёд обычно значительно чище, чем вода, так как при кристаллизации воды в кристаллическую решётку встраиваются молекулы воды, а примеси вытесняются в жидкость. Растущий кристалл льда, тем самым, всегда стремится создать идеальную кристаллическую решетку и вытесняет посторонние вещества. В планетарном масштабе именно замечательный феномен замерзания и таяния воды играет роль гигантского очистительного процесса - вода на Земле постоянно очищает сама себя.

  • О чём говорит структура воды

    Структура воды свидетельствует о том, что жизнь зародилась в информационной водной среде и впоследствии смогла адаптироваться к самым жёстким внешним условиям. На фотографии 33 ниже показан один из камней с минералами, которые нашeл инж. Цоло Петков в Стара Планина неподалеку от Шивачево. Показаны также камни с минералами, которые нашeл д-р Игнатов на болгарском побережье Черного моря. Минералы содержат силиций (Si), магнезий (Mg), кальций (Ca) и др. Они были исследованы в лаборатории Евротест контроль в Софии, Болгария.

  • Литературные источники

    Денько Е.И. Влияние тяжелой воды D2O на клетки животных, растений и микроорганизмы. Успехи совр. биол., 1970, т. 20. - № 1 (4). - с. 41 - 85.

    Лобышев В.Н., Калиниченко Л.П. Изотопные эффекты D2O в биологических системах. М.: Наука, 1978. – 215 с.   

    Ерёмин В. А., Чекулаева Л. Н. Выращивание бактерий Micrococcus Lysodeikticus на дейтерированной среде, Микробиология, 1978

    Crespi H. L. Biosynthesis and uses of per-deuterated proteins. in: Synt. and Appl. of Isot. Label. Compd. // Ed. R. R. Muccino. - Elsevier. - Amsterdam, 1986 - P. 111-112.

    Katz J, Crespi H.L. // Pure Appl. Chem. - 1972. - V.32. - P. 221-250.

  • Структура льда, нановода

    Это продолжение статьи, начало - на предыдущих страницах данного раздела.

    Кристаллическая структура льда напоминает структуру алмаза: каждая молекула Н2O окружена четырьмя ближайшими к ней молекулами, участвующих в формировании водородной связи и находящимися на одинаковых расстояниях от нее, равных 2,76 ангстрем и размещенных в вершинах правильного тетраэдра под углами, равными 109°28' (рис. 34). В связи с низким координационным числом структура льда является сетчатой, что влияет на его невысокую плотность. Природный лёд обычно значительно чище, чем вода, т.к. растворимость веществ (кроме NH4F) во льде крайне низкая. При плавлении льда его кристаллическая структура частично сохраняется в жидкой воде.