Образование капиллярно-гравитационных волн в потоке под воздействием системы состоящей из двух вихрей

• Published in: Vestnik KRAUNC: Fiziko-Matematičeskie Nauki
• Main Authors: Пастухов, И.А., Руденко, А.И.
• Format: Article
• Language: English
• Published: KamGU by Vitus Bering 2024-08-01
• Subjects: капиллярно-гравитационные волны; след функции тока; потенциал скорости; профиль волны; вихревой диполь; capillary-gravity waves; current function trace; velocity potential; wave profile; vortex dipole
• Online Access: https://krasec.ru/pastukhov472eng/
• ISSN: 2079-6641; 2079-665X

На основании метода, предложенного Келдышем, изучен случай образования волновых движений на поверхности идеальной однородной бесконечной жидкости, когда под поверхностью жидкости на конечной глубине помещен вихревой симметричный диполь. В рамках двумерной задачи рассматривалась плоская бегущая волна синусоидальной формы, в которой каждая ее частица будет двигаться по окружности, расположенной в вертикальной плоскости, то есть центр окружности будет совпадать с направлением распространения волны. В качестве источника возмущений выбран не одиночный вихрь, а волновой диполь. Получены два асимптотических решения для профиля волны на свободной поверхности: профиль капиллярно-гравитационных волн до источника возмущений, где ключевую роль в формировании волновых возмущений играет поверхностное натяжение; профиль капиллярно-гравитационных волн после источника возмущений, при формировании которого доминирующей является сила тяжести. Показано, что при разложении асимптотических решений в ряд Тейлора для профиля волны на свободной поверхности, для капиллярно-гравитационных волн характерны следующие закономерности: при сравнительно небольших расстояниях от источника возмущений профиль волны фактически линейный, приближения не вносят существенного влияния, то есть волна стремиться к предельной форме; но, по мере удаления от волнового диполя начинает формироваться синусоидальный профиль волны. На формирование профиля волны оказывает влияение изменение глубины источника возмущения. Так, например, при уменьшении h в капиллярно-гравитационной волне преобладает капиллярная составляющая, а при увеличении h более весомый вклад вносит гравитационная составляющая.