осцилляторов — конвективных ячеек:
N N
0
. Причем, чем боль-
ше интенсивность турбулентных пульсаций (чем больше
λ
max
)
, тем
меньше
N
0
. А поскольку число конвективных ячеек пропорциональ-
ноширине слоя
L
, то это обусловливает существование критического
значения этого параметра
L
=
L
0
, т.е. если
L < L
0
, тоструктура
при заданных термодинамических параметрах является устойчивой,
нокак толькоширина слоя становится больше
L
0
, структура теряет
устойчивость и разрушается. Другими словами, если размер кюветы
достаточновелик, тотурбулентная фаза структурногоконвективного
течения может быть практически ненаблюдаемой. Для наблюдаемости
структурной турбулентности в широком диапазоне чисел Рэлея размер
кюветы должен быть соответствующим.
Для неограниченногопоширине слоя этот результат можноинтер-
претировать следующим образом: при возникновении турбулентной
конвективной структуры (точнее, квазиструктуры) в некоторой обла-
сти пространства (например, случайно, за счет неконтролируемых на-
чальных условий для некоторой группы осцилляторов) она обязатель-
норазрушается помере своегораспространения — помере вовлечения
в конвективное движение соседних областей.
Как показано, динамика конвективной структуры в неоднородном
слое определяется динамическими свойствами “эффективного” осцил-
лятора с параметрами (13). Этозначит, чтоесли в каждой из
N
пар-
циальных ячеек течение ламинарное, то и в соответствующем неод-
нородном слое будет наблюдаться стационарная устойчивая структура
с ламинарным течением. Аналогично, если в каждой из таких ячеек
имеет местотурбулентное течение, тои в слабонеоднородном слое
будет наблюдаться структурированное турбулентное течение с услови-
ями устойчивости практически теми же, что и для однородного слоя.
Более разнообразен случай, когда в одной части парциальных яче-
ек наблюдается ламинарно е, а в друго й — турбулентное течение. В
таком случае в неоднородном слое жидкости может наблюдаться или
то, или другое, в зависимости от того, по какую сторону от критиче-
ского значения окажется среднее число Рэлея
r
=
N
−
1
n
i
=1
r
i
, где
r
i
—
локальные числа Рэлея. Если
r < r
c
, тотечение ламинарное, а если
окажется, что
r > r
c
, тоонотурбулентное. В частности, ламинарное
течение в структурированном однородном слое может стать структур-
но турбулентным под действием лишь одного локального источника
теплоты. Например, подобно тому, как если бы в системе связанных
конвективных трубок с общим источником теплоты в некоторый мо-
мент стала дополнительно подогреваться одна из конвективных трубок
(см. рисунок,
б
). Для наблюдения этого эффекта необходимо, чтобы
60
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012. № 1
