Experimental Observation of the Transition from Two-Dimensional Turbulent Vortex Flow of Water to Three-Dimensional

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

It has been experimentally shown that an increase in the water depth from 2 to 4 cm leads to a transition from two-dimensional turbulence to three-dimensional. Waves with a frequency of 6 Hz (wavelength λ = 5.6 cm), propagating on the water surface, generate vortex flows penetrating into the water volume. The experiments show that in "shallow" water with a depth of h = 2 cm, the vortex flow is homogeneous and quasi-two-dimensional: the vertical velocity component of tracer particles is zero, and the vorticity vector is oriented vertically. In "deep" water (h = 4 cm), a developed three-dimensional chaotic liquid motion is observed: the water layers are mixed due to solenoidal flows with both vertical and horizontal velocity components. Vortices in the fluid interact with surface flows, leading to an increase in their energy. As a result of this interaction, the energy of surface vortices, E(t), after turning off the pump demonstrates a non-monotonic dependence on the time, which differs from the exponential decay characteristic of shallow water.

作者简介

A. Poplevin

Oshyan Institute of Solid State Physics RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: faraldos@issp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

A. Levchenko

Oshyan Institute of Solid State Physics RAS

Email: faraldos@issp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

A. Likhter

Tatishehev Astrakhan State University

Email: faraldos@issp.ac.ru
Astrakhan, Russia

S. Filatov

Oshyan Institute of Solid State Physics RAS

Email: faraldos@issp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

L. Mezhov-Deglin

Oshyan Institute of Solid State Physics RAS

Email: faraldos@issp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

参考

  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

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».