В среду 8 ноября 2023 в 12:00 в Малом конференц-зале ИО РАН (возможно онлайн подключение) - семинар Лаборатории морских течений под руководством чл.-корр. РАН Жмура В.В.
Доклад:
- Вергелес Сергей Сергеевич (к.ф.-м.н., научный сотрудник ИТФ им. Л.Д. Ландау РАН)
Генерация приповерхностных вихревых течений поверхностными волнами в присутствии поверхностной плёнки.
Соавторы: Лебедев В.В., Парфеньев В.М., Левченко А.А., Филатов С.В., Бражников М.Ю.
Аннотация:
Волны, распространяющиеся по поверхности жидкости, как и всякие другие волны, переносят с собой энергию и импульс. Наличие слабого вязкого затухания приводит к затуханию волн. Содержащийся в волнах импульс передаётся жидкости, в результате чего возбуждается приповерхностное вихревое течение. Передача импульса происходит в узком приповерхностном слое, включающем в себя горбы и впадины волн, а также вязкий подслой. С точки зрения приповерхностного вихревого течения это тонкий слой, так что в главном приближении можно считать, что возбуждающая вихревое течение сила приложена к поверхности жидкости в горизонтальной плоскости. В англоязычной литературе эту силу принято называть virtual wave stress (виртуальное волновое напряжение).
Затухание волн усиливается, если на поверхности жидкости присутствует поверхностная плёнка. Например, высокая диэлектрическая проницаемость воды приводит к тому, что практически всегда на её поверхности присутствует поверхностно-активное вещество, с гидродинамическом смысле представляющая собой тонкую жидкую плёнку. В серии работ мы показали, что естественным следствием повышенного затухания поверхностных волн является увеличение величины виртуального волнового напряжения. Эффект был рассчитан для произвольного волнового поля.
Далее, в серии экспериментальных работ мы провели успешное сравнение теории и эксперимента. В эксперименте фиксация течения происходит путём наблюдения на частичками, плавающими на поверхности жидкости. Таким образом, эти частички являются лагранжевыми маркерами, в результате чего непосредственные измерения дают лагранжеву скорость, являющуюся арифметической суммой эйлеровой скорости и дрейфа Стокса. Эйлерова скорость показывает результат действия виртуального волнового напряжения, этот результат накапливается со временем. Дрейф Стокса имеет мгновенный отклик (время порядка одного колебания волны). Такое разделение времён позволяет в эксперименте разделить два эффекта в случае, когда амплитуда волнового движения не является стационарной по времени.
[1] V. M. Parfenyev, S. V. Filatov, M. Yu. Brazhnikov, S. S. Vergeles, and A. A. Levchenko. "Formation and decay of eddy currents generated by crossed surface waves", Physical Review Fluids, vol. 4, p. 114701 (2019)
[2] V. M. Parfenyev and S. S. Vergeles. "Influence of a thin compressible insoluble liquid film on the eddy currents generated by interacting surface waves", Physical Review Fluids, vol. 3, p. 064702 (2018)
[3] Filatov, S. V., Poplevin, A. V., Levchenko, A. A., & Parfenyev, V. M. (2022). Generation of stripe-like vortex flow by noncollinear waves on the water surface. Physica D: Nonlinear Phenomena, 434, 133218.
[4] Filatov, S. V. E., Orlov, A. V. E., Brazhnikov, M. Y., & Levchenko, A. A. (2018). Experimental Simulation of the Generation of a Vortex Flow on a Water Surface by a Wave Cascade. JETP Letters, 108, 519-526.
[5] Filatov, S. V., Parfenyev, V. M., Vergeles, S. S., Brazhnikov, M. Y., Levchenko, A. A., & Lebedev, V. V. (2016). Nonlinear generation of vorticity by surface waves. Physical review letters, 116(5), 054501.
Семинар будет проводиться в очно-удалённом режиме.
Для подключения к «Семинару» – ссылка для входа: https://meet.ocean.ru/b/233-atv-fdr
