Исследование нелинейных волновых процессов и турбулентности в геофизических и биологических системах и технических устройствах

Основное направление исследований в рамках проекта связано с построением моделей нелинейных волновых процессов, включая эволюцию волн большой амплитуды в сложных нелинейно-волновых системах различной физической природы (разделы Нелинейная динамика сложных систем, Опасные геофизические и климатические явления, природные катастрофы), а также с разработкой неинвазивных методов их диагностики, использующих нелинейные свойства сред и зондирующих сигналов (раздел Радиофизика окружающей среды, Радиофизические методы в биологии и медицине). Главные приложения связаны с разработкой технологий мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, биомедицинских объектов и технических устройств на новых физических принципах. Цель исследования соответствует приоритетным направления исследований ФИЦ ИПФ РАН. В отчете представлены научные результаты, полученные на этапе 2022 года. Основные результаты по проведенным на этапе 2022 года исследованиям включали: 1) Получено уравнение Кадомцева-Петвиашвили, описывающее динамику слабо нелинейных волн в анизотропной плазме и исследована поперечная неустойчивость плоского солитона, сопровождающаяся сложной структурой возмущений фронта солитона, которую можно связать с абсолютной и конвективной неустойчивостью. 2) Предложена дифференциальная формулировка модели трещиноватой среды, позволяющая описывать довольно большие величины изменений упругих модулей с использованием относительно небольших величин концентраций дефектов. 3) Выполнен цикл работ по развитию новых и модификация имеющихся методов экспериментального исследования многофазных мелкомасштабных процессов в условиях лабораторного моделирования на крупномасштабных стендах, в широком диапазоне условий, включая экстремальные и неблагоприятные. 4) Разработана лагранжева стохастическая модель, адаптированная для описания динамики инерционных частиц в турбулентном пограничном слое и для описания процессов обмена теплом и импульсом в пограничном слое атмосферы в присутствии брызг. 5) Разработан алгоритм восстановления турбулентного поверхностного напряжения по данным пассивного микроволнового зондирования на основе обобщения данных лабораторных экспериментов и имеющихся спутниковых данных. 6) Полученные данные по весьма высоким значениям осмотических деформаций для ряда растворов, применяемых в качестве оптических просветляющих агентов, важны с точки зрения развития методов оптического просветления, предполагаемых для использования не только ex vivo, но и in vivo, когда требуется обеспечить биологически-неповреждающий характер таких просветляющих процедур.