КОПП М. Й. Генерація нелінійних структур в гідродинамічних середовищах під впливом зовнішніх полів

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0526U000034

Облікова картка дисертації

0526U000034.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 01.04.02 - Теоретична фізика

07-04-2026

Спеціалізована вчена рада

Д 64.845.02

Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут" Національної академії наук України

Анотація

Копп М.Й. Генерація нелінійних структур в гідродинамічних середовищах під впливом зовнішніх полів. - Квалiфiкацiйна наукова праця на правах рукопису. Дисертацiя на здобуття наукового ступеня доктора фiзико-математичних наук за спецiальнiстю 01.04.02 «Теоретична фiзика» (природничі науки, E5 - фізика і астрономія (0533)). - Інститут монокристалів НАН України, Харкiв, 2025. У дисертації розвинено нелінійну самоузгоджену теорію вихрового та магнітного динамо в рамках динамічного підходу, за якого дрібномасштабна турбулентність породжується внаслідок параметричного впливу зовнішньої дрібномасштабної сили. Перевага динамічного підходу перед статистичним полягає в простішому способі побудови самоузгодженої нелінійної теорії динамо на основі асимптотичного методу багатомасштабних розкладів. Отримано замкнені рівняння нелінійного вихрового та магнітного динамо в стратифікованих, в’язких і нанорідинних середовищах, що обертаються. На лінійній стадії генерація великомасштабних вихрових і магнітних структур відбувається за рахунок нестійкості типу α-ефекту. На нелінійній стадії великомасштабної нестійкості отримано розв’язки у вигляді стаціонарних локалізованих структур: нелінійних хвиль, кінків і спіральних кінків. В рамках модифікованої моделі Бусінеска вперше досліджено вплив неоднорідного обертання та зовнішнього магнітного поля (аксіального й спірального) на поріг і конвективну нестійкість у тонких шарах гідродинамічних середовищ. Встановлено, що негативний профіль неоднорідного обертання знижує поріг магнітної конвекції, тобто чинить дестабілізуючий вплив. Позитивний профіль неоднорідного азимутального магнітного поля також має дестабілізуючий ефект. Побудовано шести- та восьмимірні динамічні системи, які відтворюють хаотичну еволюцію магнітного поля та формування дивних атракторів у середовищах, що неоднорідно обертаються. Проаналізовано термомагнітні (ТМ) ефекти, які сприяють самогенерації магнітних полів у електропровідних середовищах, що неоднорідно обертаються. Встановлено, що ТМ-нестійкість виникає за наявності колінеарних градієнтів температури та питомої термо-е.р.с. Урахування ТМ-ефектів знижує поріг розвитку конвективної нестійкості для будь-якого профілю неоднорідного обертання, тобто чинить дестабілізуючий вплив. Запропоновано моделі ТМ-динамо та досліджено їх хаотичну поведінку. Розвинено нелінійну теорію ТМ-нестійкості в температурно-стратифікованому тонкому шарі електронної рідини (плазми). Оцінки індукованих магнітних полів можуть бути застосовні для нейтронних зірок на ранніх стадіях еволюції. Встановлено, що в сильно замагніченій неоднорідній плазмі з колінеарними градієнтами густини й температури ТМ-нестійкість може розвиватися навіть за короткохвильових збурень. Доведено, що модуляція гравітації, температури, зовнішнього магнітного поля та кутової швидкості обертання дозволяє керувати інтенсивністю тепло- й масопереносу. Розроблено теорію біо-термальної конвекції в нанорідинах з гіротактичними мікроорганізмами, яка враховує броунівську та термофоретичну дифузію. Встановлено, що підвищення концентрації мікроорганізмів посилює магнітну конвекцію, а сферична форма клітин сприяє формуванню теплової нестійкості. Ключові слова: багатомасштабнi асимптотичнi розклади, дрiбномасштабна турбулентнiсть, сила Корiолiса, α-ефект, нелінійні хвилі, кінки, хаотичні структури, спіральне магнітне поле, магніторотаційна нестабільність, конвекція Релея-Бенара, слабонелінійна теорія, термомагнітна нестабільність, хаотична поведінка, біо-термальна конвекція, повністю іонізована плазма.

Читати повністю

Публікації

1. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. The Large scale instability in rotating fluid with small scale force, Open Journal of Fluid Dynamics, 2015, v.5, p. 128-138. arXiv:1504.06953v1 [physics.flu-dyn].

2. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Nonlinear Vortex Structures in Obliquely Rotating Fluid, Open Journal of Fluid Dynamics, 2015, v.5, p.311-321.

3. Яновський В.В., Тур А.В., Копп М.Й. Квазідвовимірні великомасштабні вихрові та магнітні структури в магнітній гідродинаміці. Проблеми теоретичної фізики. Наукові праці. Випуск 4. Харків: ХНУ імені В.М. Каразіна, 2020, 412-506 с.

4. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Nonlinear Dynamo in a Rotating Electrically Conducting Fluid, East European Journal of Physics, 2017, v.4(1), p. 4-27. (SJR квартиль Q4).

5. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Instabilities in the non-uniformly rotating medium with temperature stratification in the external uniform magnetic field, 2019, East European Journal of Physics, v.1, p. 4-33. (SJR квартиль Q4).

6. M.I. Kopp, A.V. Tur, K.N. Kulik, V.V. Yanovsky. Nonlinear dynamo in obliquely rotating stratified electroconductive fluid in a uniform magnetic field, East European Journal of Physics, 2020, v.1, p. 5-36. arXiv:1807.01986v1 [physics.flu-dyn]. (SJR квартиль Q4).

7. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Weakly nonlinear magnetic convection in a nonuniformly rotating electrically conductive medium under the action of modulation of external fields, East European Journal of Physics, 2020, v.2, p. 5-37. arXiv:1911.05368v1 [physics.plasm-ph]. (SJR квартиль Q4).

8. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Magnetic convection in a nonuniformly rotating electrically conductive medium in an external spiral magnetic field, Fluid Dynamics Research, 2021, v. 53, 015509. arXiv:1905.05472v1 [physics.plasm-ph]. (SJR квартиль Q2).

9. M.I. Kopp, K.N. Kulik, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Generation of magnetic fields by thermomagnetic effects in a nonuniformly rotating layer of an electrically conductive fluid, Journal of Physical Studies, 2021, v. 25, No. 2, 2401. arXiv:2104.11068v1 [physics.flu-dyn]. (SJR квартиль Q4).

10. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Nonlinear Vortex Structures Driven by Small-Scale Nonhelical Forces in Obliquely Rotating Stratified Fluids, Ukrainian Journal of Physics, 2021, v. 66, No. 6, p. 478-488. arXiv:1706.00223 [physics.flu-dyn]. (SJR квартиль Q3).

11. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Hydrodynamic α-effect in a rotating stratified moist atmosphere driven by small-scale nonhelical force, Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamics, 2021, v. 115, No. 5-6, p. 551-576. (SJR квартиль Q2).

12. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Vortex Dynamo in an Obliquelly Rotating Sratified Nanofluid by Small-Scale Non-Helical Forces, East European Journal of Physics, 2021, v.2, p.51-72. (SJR квартиль Q4).

13. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Spontaneous generation of magnetic fields in thin layers of stratified plasma, Physics of Plasmas, 2022, v. 29, 042115. (SJR квартиль Q1).

14. Michael Kopp, Andrii Kopp. A New 6D Chaotic Generator: Computer Modelling and Circuit Design, International Journal of Engineering and Technology Innovation, 2022, v. 12, no. 4, p. 288-307. (SJR квартиль Q3).

15. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Influence of the Hall current on the convective and magnetorotational instability in a thin layer of an electrically conductive nanofluid, Physics of Fluids, 2022, v. 34, 064107. (SJR квартиль Q1).

16. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Thermal convection in a rotating porous medium layer saturated by a nanofluid under a helical magnetic field, Journal of Applied Physics, 2022, v. 132, 084302. (SJR квартиль Q2).

17. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Thermomagnetic instabilities in a nonuniformly rotating electrically conductive fluid, Journal of Physical Studies, 2022, v. 26, No. 4, 4401. (SJR квартиль Q4).

18. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky, U. S. Mahabaleshwar. A Bio-Thermal Convection in a Porous Medium Saturated by Nanofluid Containing Gyrotactic Microorganisms Under an External Magnetic Field, East European Journal of Physics, 2022, v.4, p.23-47. (SJR квартиль Q4).

19. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Darcy-Brinkman bio-thermal convection in a porous rotating layer saturated by Newtonian fluid containing gyrotactic microorganisms, Ukrainian Journal of Physics, 2023, v. 68, No. 1, p. 30-37. (SJR квартиль Q3).

20. M.I. Kopp, A.V. Tur, V.V. Yanovsky. Chaotic Dynamics of Magnetic Fields Generated by Thermomagnetic Instability in a Nonuniformly Rotating Electrically Conductive Fluid, Journal of Physical Studies, 2023, v. 27, No. 2, 2403. (SJR квартиль Q3).

21. M. Kopp, A. Kopp. A New 8D Lorenz-like Hyperchaotic System: Computer Modelling, Circuit Design and Arduino Uno Board Implementation, Journal of Telecommunication, Electronic and Computer Engineering, 2023, v. 15, No. 2, p. 37-46.

22. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Vortex dynamo in rotating media, East European Journal of Physics, 2023, v.2, p. 7-50. (SJR квартиль Q4).

23. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Investigating the effect of gravity modulation on weakly nonlinear magnetoconvection in a nonuniformly rotating nanofluid layer, East European Journal of Physics, 2023, v.3, p. 207-222. (SJR квартиль Q4).

24. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Effect of gravity modulation on weakly nonlinear bio-thermal convection in a porous medium layer. Journal of Applied Physics, 2023, v. 134, 104702. (SJR квартиль Q2).

25. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Gravity modulation and its impact on weakly nonlinear bio-thermal convection in a porous layer under rotation: a Ginzburg-Landau model approach, Journal of Porous Media, v. 27(9), 2024, p. 1-17. (SJR квартиль Q3).

26. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Weakly Nonlinear Bio-Thermal Convection in a Porous Media Layer Under Rotation, Gravity Modulation, and Heat Source, East European Journal of Physics, 2024, v. 1, p. 175-191. (SJR квартиль Q3).

27. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. The Effect of Throughflow and Gravitational Modulation on Weakly Nonlinear Bio-Thermal Convection in a Porous Medium Layer, Ukrainian Journal of Physics, 2024, v. 69(2), p. 82-95. (SJR квартиль Q4).

28. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Thermal modulation effects on weakly nonlinear bio-thermal convection with thermotactic microorganisms in a liquid layer, Journal of Physical Studies, 2024, v. 28(3), 3401. (SJR квартиль Q4).

29. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Generation of large-scale magnetic-vortex structures in stratified magnetized plasma by a small-scale force, Physics of Plasmas, 2024, v. 31, 082301. (SJR квартиль Q2).

30. M.I. Kopp, V.V. Yanovsky. Features of generation of spontaneous magnetic fields in fully ionized plasma, Problems of Atomic Science and Technology, 2024, №6(154), p. 25-30. (SJR квартиль Q3).

31. Michael Kopp, Inna Samuilik. A New 6D Two-wing Hyperhaotic System: Dynamical Analysis, Circuit Design, and Synchronization, Chaos Theory and Applications, 2024, v. 6(4), p. 273-283. (SJR квартиль Q1).

Читати повністю

Файли

DNdysKopp251014.pdf

autoreferat-ArefDisKopp.pdf

editrequest-LetUkrINTEI260302.pdf

Схожі дисертації

0525U000330

Шаповал Володимир Миколайович

Моделювання еволюції сильновзаємодійної матерії у високоенергетичних зіткненнях важких ядер

0525U000321

Соболь Олександр Олександрович

Генерація калібрувальних полів на стадії космологічної інфляції

0525U000194

Пастухов Володимир Степанович

Вплив скінченних температур, вимірності простору та домішок на властивості розріджених бозе-систем

0525U000138

Красницька Мар'яна Богданівна

Колективна поведінка на складних мережах: фундаментальні аспекти та застосування

0525U000102

Гайдуківська Христина Аркадіївна

Характеристики розміру та форми в статистичному описі полімерних структур