Турбулентность - одно из наиболее сложных явлений природы
и современной физики, весьма далекое от полного и точного теоретического
описания. Для описания конкретных турбулентных течений все еще
приходится использовать весьма нестрогие приближенные приемы.
При этом исследователи реализуют целый арсенал методов, развитых
в математике и физике - от характеристических функционалов и диаграммных
уравнений до ренормализационных групп и теории вероятности. Некоторые
из этих достаточно формальных приемов дали существенные результаты.
Горение сопровождается мощным тепловыделением, изменением
плотности и скорости среды и, как следствие, заметным изменением
всей гидродинамики течения и турбулентности. В частности, из-за
тепловыделения увеличивается средняя скорость потока в камере и
уменьшается относительная величина коэффициента турбулентной диффузии,
что приводит к ухудшению перемешивания. Этот эффект был отмечен
в экспериментах, описанных сотрудниками ЦИАМ Ю.А.Ивановым и С.Ю.Крашенинниковым.
Другой важный результат был получен при горении в затопленной свободной
струе газового топлива. Известно, что в этом случае увеличивается
длина начального участка (область течения в струе с постоянной осевой
скоростью) и эффективность смешения как бы уменьшается. Прямые измерения,
которые выполнил В.Н.Строкин (1974) диффузионным методом в метановом
факеле, показали, что, как это ни странно на первый взгляд, коэффициент
турбулентной диффузии в факеле даже несколько больше, чем в струе
метана без горения. Последующие расчеты диффузионных факелов в работе
В.Р.Кузнецова, А.Б.Лебедева, И.П.Смирновой и А.Н.Секундова (1976)
показали, что это кажущееся противоречие объясняется наличием в
уравнениях переноса не просто коэффициента турбулентной диффузии,
а произведения его и плотности среды. Из-за горения плотность сильно
убывает и это произведение уменьшается в 2-3 раза по сравнению с
негорящей струёй. Однако среди многих весьма разнообразных ситуаций,
возникающих при горении, возможны два типа течения, когда горение
интенсифицирует турбулентное смешение. Один из них связан с гомогенным
горением, а другой - с диффузионным. В исследовании этих эффектов
сотрудники ЦИАМ также сыграли заметную роль.
