Dynamiczne generowanie fal kapilarnych

badamy dynamiczne generowanie fal kapilarnych w dwuwymiarowych, niewidocznych i irrotacyjnych falach wodnych z napięciem powierzchniowym. Wiadomo, że krótkie fale kapilarne pojawiają się w przedniej części stromych fal wodnych. Chociaż różne badania eksperymentalne i analityczne przyczyniły się do zrozumienia tego zjawiska fizycznego, dokładny mechanizm generujący dynamiczne tworzenie się fal kapilarnych nadal nie jest dobrze poznany. Korzystając z numerycznie stabilnej i widmowo dokładnej metody całkowania granicznego, przeprowadzamy systematyczne badanie ewolucji czasowej fal łamanych w obecności napięcia powierzchniowego. Odkrywamy, że fale kapilarne powstają w pobliżu grzebienia w sąsiedztwie, gdzie zarówno krzywizna, jak i jej pochodna są maksymalne. W przypadku stałego, ale Niewielkiego napięcia powierzchniowego, maksymalna krzywizna wzrasta w czasie, a interfejs rozwija oscylacyjny pociąg fal kapilarnych w przedniej części grzebienia. Nasze eksperymenty numeryczne pokazują również, że wraz ze wzrostem czasu interfejs ma tendencję do ewentualnego tworzenia uwięzionych pęcherzyków poprzez samo-przecięcie. Z drugiej strony, przez określony czas, w miarę zmniejszania się współczynnika napięcia powierzchniowego τ, zarówno długość fali kapilarnej, jak i jej Amplituda maleją nieliniowo. Rozwiązania interfejsu zbliżają się do profilu τ=0. Na początku kapilar pochodna konwekcji jest porównywalna z pochodną terminu grawitacyjnego w dynamicznym stanie granicznym, a napięcie powierzchniowe staje się odczuwalne w odniesieniu do tych dwóch terminów. Stwierdzamy, że na podstawie fali τ=0 można oszacować wartość progową τ0 tak, że jeśli τ⩽τ0 to nie powstają fale kapilarne. Z drugiej strony, dla τ wystarczająco dużego, hamuje się łamanie i obserwuje się czysty ruch kapilarny. Zachowanie ograniczające jest bardzo podobne do tego w klasycznym równaniu KdV. Badamy również wpływ lepkości na generowanie fal kapilarnych. Okazuje się, że fale kapilarne nadal utrzymują się tak długo, jak lepkość nie jest znacznie większa niż napięcie powierzchniowe.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.