Возмущения далеко впереди тела, движущегося в однородной и стратифицированной по плотности жидкости

• Автор: Гусев, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Елава I. Введение
§1. Обзор литературы
§2. Общие вопросы методики исследований
§3. О критических скоростях распространения фавитационных
волн в жидкости конечной глубины
Глава И. Однородная жидкость конечной глубины
§1. Возмущения впереди вертикальной пластины
§2. Эволюция начального возмещения к уединенным волнам
§3. Волны впереди пофуженного крыла
Глава НЕ Двухслойная жидкость
§1. Особенности методики эксперимента
§2. Основные допущения проверяемого метода расчета
§3. Поступательное движение цилиндра
§4. Поступательно-колебательное движение цилиндра
§5. Движение препятствия по дну бассейна
Глава ГУ. Непрерывно стратифицированная жидкость с
пикноклином
§1. Особенности постановки задачи и методики
§2. Внутренние волны впереди препятствия, движущегося по
дну бассейна
§3. Вынужденный плавный бор в пикноклине
Заключение
Литература
Иллюстрации

ПРЕДИСЛОВИЕ
В работе рассматриваются возмущения, обусловленные влиянием силы тяжести. Их можно было бы назвать гравитационными волнами, если бы не примеры, приведенные, в частности на рис. 45, в которых характер возмущений столь сложен, что к ним трудно применить сложившееся представление о волнах. Далеко впереди тела могут распространяться также капиллярные и звуковые волны. Сами по себе эти волны в диссертации не рассматриваются как пренебрежимо малые по сравнению с имевшими место в опытах “гравитационными волнами”. Вместе с тем следует отметить, что межфазное натяжение существенно изменяло дисперсионное соотношение для коротких гравитационных волн и играло важную роль как стабилизирующий фактор. Это его влияние контролировалось и при необходимости учитывалось.
В опытах характерные скорости и ускорения были намного меньше тех их значений, при которых следует учитывать влияние сжимаемости. Сжимаемость, главным образом воздуха, может играть определенную роль для обрушивающихся поверхностных волн. В данной работе изучались только условия, при которых начинается обрушение, когда вовлечения воздуха в воду еще нет.
Работа выполнена в лаборатории экспериментальной прикладной гидродинамики Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. В создание экспериментальных установок и аппаратуры, изучение метрологических характеристик последней, освоение методики эксперимента, в частности, в решение вопросов, связанных с применением компьютера, большой вклад внесли инженеры Е.М. Романов, В.В. Зыков, Е.И. Хахилев, Е.Ф. Ведерников, Н.П. Дуранов, кандидаты физико-математических наук В.А. Костомаха, Н.В. Еаврилов, Е.В. Ерманюк. При изучении и использовании теоретической информации неоценимую помощь оказали академик РАН Л.В. Овсянников, академик АН Украины Л.В. Черкесов, член-корреспондент РАН В.В. Пухначев, доктора физико-математических наук И.Ф. Стурова, В.Ю. Ляпидевский, Н.И. Макаренко, Ю.Д. Чашечкин, кандидат физико-математических наук Б.Е. Протопопов. В ряде опытов принимал
непосредственное участие студент Новосибирского государственного университета (ныне магистр) И.Н. Потапов. Научному руководителю, и всем, содействовавшим выполнению работы, автор выражает глубокую признательность.

отклонения вниз от этой линии начинаются при безразмерных амплитудах, меньших примерно 0,2. Такая тенденция особенно сильно заметна в результатах классических опытов с уединенными волнами [96]. Наконец, рис. 11 хорошо иллюстрирует трудность получения в опытах свободных уединенных волн теоретически предельной амплитуды. Для этого нужно реализовать процесс, в котором его траектория на вынужденной стадии должна выйти в точку пересечения линий 7 и 8 , все время оставаясь левее последней, и стать свободным в указанной точке.
Из-за упомянутого затруднения в классических опытах [96, 138] не удалось получить уединенные волны с безразмерной амплитудой, превышающей 0,63, причем в [96] такие большие волны систематически отклонялись вниз от теоретической линии 7. Один из важных результатов опытов, описываемых в следующем параграфе, состоит в получении уединенной волны с предельной амплитудой около 0,77, но пока только в классе вынужденных возмущений.
§3. Волны впереди погруженного крыла
Схема экспериментов поясняется на рис. 13. Наиболее важным отличием в постановке задачи по сравнению с рис. 3 является то, что жидкость может обтекать тело и сверху, и снизу, так что вместо одного
параметра а0 появляются два существенных параметра: степень
загромождения жидкости телом О0 = О / к и глубина погружения к® = / к. Для данной работы второстепенную роль играли удлинение крыла, которое не варьировалось и равнялось 1:6, и его форма. Последняя соответствовала теоретическому профилю Н.Е. Кочина [46]. Она симметрична и получается из решения задачи обтекания безграничнъш потенциальным потоком точечного источника и линейно распределенного стока одинаковых обильностей. Крыло буксировалось под нулевым углом атаки.
Важной особенностью опытов было то, что изучались, в основном, вынужденные волны. Закон движения крыла также соответствовал формуле (9). Однако параметр / в нем был намного больше, чем в предыдущих примерах. Влияние нестационарности при разгоне крыла из состояния покоя