Dynamisk generering av kapillære bølger

vi undersøker den dynamiske genereringen av kapillære bølger i todimensjonale, usynlige og irrotasjonelle vannbølger med overflatespenning. Det er velkjent at korte kapillærbølger vises i fremsiden av bratte vannbølger. Selv om ulike eksperimentelle og analytiske studier har bidratt til forståelsen av dette fysiske fenomenet, er den nøyaktige mekanismen som genererer den dynamiske dannelsen av kapillærbølger fortsatt ikke godt forstått. Ved hjelp av en numerisk stabil og spektralt nøyaktig grense integrert metode, utfører vi en systematisk studie av tidsutviklingen av brytende bølger i nærvær av overflatespenning. Vi finner at kapillærbølgene stammer nær kammen i et nabolag, hvor både krumningen og dens derivat er maksimale. For fast, men liten overflatespenning øker maksimal krumning i tid, og grensesnittet utvikler et oscillerende tog av kapillærbølger i fremsiden av kammen. Våre numeriske eksperimenter viser også at grensesnittet etter hvert som tiden øker, har en tendens til en mulig dannelse av fanget bobler gjennom selvkryssing. På den annen side, i en fast tid, da overflatespenningskoeffisienten blir redusert, reduseres både kapillærbølgelengden og dens amplitude ikke-lineært. Grensesnittløsningene nærmer seg τ = 0-profilen. Ved begynnelsen av kapillærene er derivatet av konveksjonen sammenlignbar med tyngdekraften i den dynamiske grensetilstanden, og overflatespenningen blir merkbar med hensyn til disse to begrepene. Vi finner at det er mulig å estimere en terskelverdi τ0, basert på en τ=0-bølge, slik at dersom τ ⩽ τ0 ikke oppstår noen kapillærbølger. På den annen side, for τ tilstrekkelig stor, er brudd hemmet og ren kapillærbevegelse observeres. Begrensningsadferden er veldig lik den i den klassiske kdv-ligningen. Vi undersøker også effekten av viskositet på generering av kapillærbølger. Vi finner at kapillærbølgene fortsatt vedvarer så lenge viskositeten ikke er betydelig større enn overflatespenningen.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.