Динамика структур и вихрей в осциллирующих тонких слоях жидкости

• Автор: Кияшко, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 281 с. : ил.

Глава 1 Динамика структур капиллярной ряби на поверхности
жидкости с однородными параметрами
1.1 Обзор экспериментов по параметрическому возбуждению капиллярной ряби, динамики структур и проблем перехода
к пространственному хаосу
1.2 Структуры капиллярной ряби и их динамика в пространственно
протяженной системе
1.2.1 Схема эксперимента; связь регистрируемых изображений
с формой поверхности жидкости
1.2.2 Динамика доменов в параметрически возбуждаемой капиллярной ряби
1.3 Возникновение и динамика точечных дефектов в параметрически
возбуждаемой ряби
1.4 Возникновение устойчивых доменных стенок
1.5 Основные результаты главы
Глава 2 Пространственные структуры и беспорядок при
возникновении топологических дефектов
2.1 Введение..,
2.2 Фазовые поля топологических дефектов, возникающих в
капиллярной ряби
2.2.1 Обработка изображения
2.2.2 Модель связанного состояния
2.2.3 Результаты экспериментального измерения характеристик связанных состояний

2.2.4 Сравнение результатов обработки экспериментальных полей
и теоретических расчетов фазовых полей
2.3 Генерация вихрей и перенос примеси топологическими дефектами поля капиллярной ряби
2.3.1 Схема эксперимента и обработка изображений
2.3.2 Структура крупномасштабных течений
2.3.3 Перенос примеси топологическими дефектами
2.3.4 Обсуждение результатов эксперимента
2.4 Пространственно-временной беспорядок топологических
дефектов
2.4.1 Эксперименты по переходному хаосу дефектов
2.4.2 Результаты измерения характеристик беспорядка топологических дефектов в поле капиллярной ряби
2.5 Основные результаты главы
Глава 3 Динамика структур капиллярной ряби на поверхности
жидкости большой вязкости
3.1 Введение
3.2 Роликовые структуры в жидкости большой вязкости
3.3 • Рождение и динамика дефектов на роликовых структурах
3.4 Движение фронта при конкуренции роликовых структур
3.5 Возникновение многозаходных спиральных волн и
их динамика
3.6 Основные результаты главы
Глава 4 Структуры и их динамика в слое жидкости с
неоднородными параметрами
4.1 Структуры б слое с периодической неоднородностью
глубины
4.1.1 Схема эксперимента и обработка изображений
4.1.2 Возникновение линейчатых и ромбических структур
4.2 Динамика структур в слое жидкости с плавной неоднородностью глубины
4.2.1 Возникновение дефектов и дрейф пространственных структур
4.2.2 Локализованные пространственные структуры и их взаимодействие
4.3 Динамика структур на поверхности жидкости при неоднородной в пространстве накачке
4.3.1 Локализованные структуры в жидкости малой вязкости
4.3.2 Пространственно локализованные роликовые структуры
в жидкости большой вязкости
4.4 Основные результаты главы
Глава 5 Экспериментальное исследование динамики структур в осциллирующих слоях жидкости при наличии поверхностно активных веществ
5.1 Введение
5.2 Исследование структуры вихревых течений в тонкой осциллирующей жидкой пленке
5.2.1 Схема эксперимента
5.2.2 Экспериментальные результаты по возникновению вихревых течений в пленке однородной толщины

В поле капиллярной ряби, показанном на рис. 1,7а, обе дислокации принадлежат одной паре волн. Как показали расчеты обратных преобразований Фурье по области 2 (см. рис. 1.76), поле огибающей не содержало никаких дислокаций - в месте предполагаемого расположения дефектов нельзя было обнаружить уменьшение амплитуды до нуля или интегральный набег фазы при обходе по замкнутому контуру.
Отметим, что в ходе эксперимента наблюдались и дислокации, принадлежавшие разным парам капиллярных волн. Определение огибающих всех гармоник позволяло уверенно идентифицировать месторасположение дислокаций и в этом случае.
Дислокации в регулярной решетке, образованной стоячими капиллярными волнами, наблюдались в достаточно широком диапазоне толщин жидкого слоя, частот и амплитуд поля накачки (область существования таких режимов приведена в [44]). Для наблюдения динамики уединенных дислокаций были проведены эксперименты со слоем жидкости толщиной а? = 0,5 мм; частота внешней силы была порядка/= 100 Гц, а надкритичность е мы изменяли в небольшом диапазоне около е ~ 0,5. При этих параметрах после установления совершенной структуры, (процесс установления исследовался в п. 1.2) дислокации возникали время от времени у стенок кюветы и совершали достаточно сложное движение по всей кювете до тех пор, пока они не исчезали при приближении к стенке. Стенки кюветы из-за того, что взаимно ортогональные пары волн, образующие квадратную решетку, контактируют с окружностью, являются источниками дефектов. Следует подчеркнуть, что в исследуемом диапазоне параметров капиллярная рябь была устойчива к самопроизвольному рождению дислокаций. Никогда не наблюдалось, например, появление дислокаций вдали от стенок, если только не создавали в слое возмущения большой амплитуды. Такие возмущения могли быть созданы за счет перемешивания жидкости внутри ограниченного объема.