ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ НАБЛЮДЕНИЕ ПЕРЕХОДА ОТ ДВУМЕРНОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ВИХРЕВОГО ТЕЧЕНИЯ ВОДЫ К ТРЕХМЕРНОМУ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально показано, что при увеличении глубины воды от 2 до 4 см реализуется переход от двумерной турбулентности к трехмерной. Волны частотой 6 Гц (длина волны λ = 5.6 см), распространяющиеся на поверхности воды, формируют вихревое течение, проникающее в объем жидкости. Проведенные эксперименты показывают, что в объеме "мелкой" воды глубиной h = 2 см вихревое течение однородное и квазидвумерное: вертикальная составляющая скорости декорирующих частиц равна нулю, вектор завихренности направлен вертикально. В объеме "глубокой" воды (h = 4 см) наблюдается развитое трехмерное хаотическое движение жидкости: слои воды перемешиваются соленоидальными течениями, имеющими вертикальные и горизонтальные составляющие скорости. Вихри в объеме жидкости взаимодействуют с поверхностными течениями, что приводит к росту их энергии. В результате этого взаимодействия энергия поверхностных вихрей E(t) после выключения накачки демонстрирует немонотонную зависимость от времени, отличающуюся от экспоненциального затухания, характерного для мелкой воды.

Об авторах

А. В Поплевин

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: faraldos@issp.ac.ru
Черноголовка, Россия

А. А Левченко

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН

Email: faraldos@issp.ac.ru
Черноголовка, Россия

А. М Лихтер

Астраханский государственный университет

Email: faraldos@issp.ac.ru
Астрахань, Россия

С. В Филатов

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН

Email: faraldos@issp.ac.ru
Черноголовка, Россия

Л. П Межов-Деглин

Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН

Email: faraldos@issp.ac.ru
Черноголовка, Россия

Список литературы

  1. Monin A.S., Yaglom A.M. Statistical Fluid Mechanics. Vol. 1. Cambridge: MIT Press, 1971.
  2. Townsend A.A. The Structure of Turbulent Shear Flow. Cambridge University Press, 1956. 315 p. https://doi.org/10.1017/S0022112056210366
  3. Falceta-Gonçalves D. Interstellar Turbulence. arXiv:1102.0253 [astro-ph.GA]. 2011. 15 p.
  4. Hossain M., Matthaeus W.H., Montgomery D. // J. Plasma Phys. 1983. V. 30. P. 479. https://doi.org/10.1017/S0022377800001306
  5. L’vov V.S., Nazarenko S., Rudenko O. // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 024520. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.024520
  6. Zakharov V.E., L’vov V.S. // Sov. Phys. JETP. 1971. V. 33. P. 1113. http://www.jetp.ras.ru/cgi-bin/index/e/33/6/p1113?a=list
  7. Shats M., Francois N., Xia H., Purzmann H. // Int. J. Mod. Phys. Conf. Ser. 2014. V. 34. P. 1460379. https://doi.org/10.1142/S2010194514603792
  8. Von Kameke A., Huhn F., Fernández-García G., Muñuzuri A.P., Pérez-Muñuzuri V. // Phys. Rev. Lett. 2011. V. 107. P. 074502. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.107.074502
  9. Filatov S.V., Parfenyev V.M., Vergeles S.S., Brazhnikov M.Y., Levchenko A.A., Lebedev V.V. // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. P. 054501. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.054501
  10. Filatov S.V., Khramov D.A., Levchenko A.A. // JETP Lett. 2017. V. 106. P. 330. https://doi.org/10.7868/S0370274X1717009X
  11. Filatov S.V., Poplevin A.V., Likhter A.M., Korolev O.G., Serbin V.I., Rybakov A.V., Tumachev D.D., Levchenko A.A. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron, Neutron Tech. 2022. V. 16. P. 1135. https://doi.org/10.1134/S1027451022060374
  12. Poplevin A.V., Levchenko A.A., Likhter A.M., Filatov S.V., Mezhov-Deglin L.P. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron, Neutron Tech. 2024. V. 18. P. 717. https://doi.org/10.1134/S1027451024700368
  13. Parfenyev V.M., Filatov S.V., Brazhnikov M.Yu., Vergeles S.S., Levchenko A.A. // Phys. Rev. Fluids. 2019. V. 4. P. 114701. https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.4.114701
  14. Filatov S.V., Aliev S.A., Levchenko A.A., Khramov D.A. // JETP Lett. 2016. V. 104. № 10. P. 702. https://doi.org/10.1134/S0021364016220082
  15. Thielicke W., Stamhuis E. // J. Open Res. Soft. 2014. V. 2. P. e30. http://dx.doi.org/10.5334/jors.b1
  16. Филанов С.В., Левченко А.А., Браженков М.Ю., Межов-Делан А.П. // Приборы и техника эксперимента. 2018. № 4. C. 1. https://doi.org/10.1134/S0032816218040201
  17. Фриш У. Турбулентность. Наследие А.Н. Колмогорова. М.: Регулярная и хаотическая динамика, 2001. 450 с.
  18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 6. Гидродинамика. М.: Физматлит, 2003. 736 с.
  19. Xia H., Francois N. // Phys. Fluids. 2017. V. 29. P. 111107. https://doi.org/10.1063/1.5000863

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).