С.В. Остах (Московский институт пожарной безопасности, Россия)

Успехи нелинейной динамики и современные высокоинформативные исследования струйных течений позволяют уточнять взаимосвязь появления структур и турбулентности. В последние годы возникли исследования комбинаций представлений теории струй и самоорганизации систем. Реальные газожидкостные потоки, обладающие свойством эволюционной неизотермичности, можно относить к самоорганизованным. Основной чертой такой системы являются структурные преобразования тепловых полей, происходящих без специального воздействия, направленного на возникновение наблюдаемых структурных изменений. Подобная трансформация происходит самопроизвольно в процессе внутренней перестройки периферийных слоев, окружающих ядро течения, в более сложные структуры в области вырождения осесимметричности струи. В таком случае под эволюционным развитием необходимо понимать смену стационарных изотермических состояний через неустойчивые тепловые бифуркации.

Процесс идентификации системы с нелинейной структурой включает в себя ее визуализацию и обеспечение требуемого уровня достоверности получаемой информации. В настоящей работе изложены основные результаты исследования по снижению доли ошибок до допустимого уровня распознания черт изменений самоорганизирующегося типа.

Повышение достоверности исследованной информации основывалось на совершенствовании анализа обработки данных. При этом учитывалось, что малейшие различия в начальной тепловой картине неизвестны с бесконечной точностью и все имеющееся знание может быстро превратиться в незнание. По аналогии с автоматизированными системами управления [1] оценка структурообразования включала в себя три стадии и несколько уровней исследования. Такое изучение включало в себя контроль правильности данных, обнаружение ошибок трактовки термография и их исправления на различных этапах обсуждения результатов экспериментов. Первый (синтаксический) уровень связан с контролем и обеспечением распознания локализованных состояний в виде бифуркаций и, как следствие, появления “странных” аттракторов. На втором (семантическом) уровне обеспечивалось достоверность и согласованность данных с известными пятью принципами концепции самоорганизации волнового пакета [2]: нелинейности, нестационарности, неустойчивости, неединственности и неравновесности. Третий (прагматический) уровень включал в себя исследование ценности информации для рационального и безопасного использования течения с нелинейными взаимодействиями.

В основу трактовки исходных данных была положена гипотеза об универсальности сценариев перехода к пространственно-временному хаосу [3]. Это позволило использовать при анализе данных закономерности возникновения самоорганизации [2], адаптированные для рассматриваемого случая неизотермического течения. Так, возникновению самоорганизации способствуют:

• взаимодействия, сопровождаемые изменением энергии в диссипативной среде в виде сужения спектра флуктуаций;

• линейная зависимость фазы или частоты от амплитуды возмущения первоначальной изотермичности;

• нелинейные взаимодействия тепло-скоростных возмущений.

Повышение достоверности при обработке данных идентификации характера самоорганизации достигалось также использованием принципа обратной связи. Задача оптимизации такого процесса заключалась в выборе структуры анализа, минимизирующий время и материальные затраты натурного эксперимента при ограничении на достоверность информации. В этом случае исследование прекращалось при обнаружении необходимых и достаточных условий струйной самоорганизации. Для реализации обсуждаемой неизотермической системы при движении необходимы структурные самопроизвольные изменения от простых форм в более сложные. Достаточным же условием является такое искривление линий тока течения в диссипативной среде, которое обеспечивает возникновение крупных кольцевых ( или спиральных) вихрей с узким характером спектра распределения.

Результаты выполненной работы позволяют обеспечить требуемый уровень достоверности при обработке данных о самоорганизации реальных струйных течений. Также предложенный подход определяет возможности информационной, временной или структурной избыточности при использовании сосредоточенного управления.

Литература

1. Кульба В.В., Ковалевский С.С., Шелков А.Б. Достоверность и сохранность информации в АСУ. 1996. М.