Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Уединенные волны на воде

ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Глебова, Ольга Александровна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

К основным результатам проделанной работы можно отнести:

1. На фоне фундаментальных работ по исследованию солитонов впервые показано, что в кольцевом аэрогидроканале под воздействием ветра на гладкую поверхность жидкости со временем происходит возникновение и стационирование солитона. Это имеет место при глубине жидкости Н= 1214 см. и высоте воздушного коридора 13,5-16 см.

2. Выявлено, что при уменьшении глубины жидкости и сохранении воздушного коридора имеет место тенденция к стационированию двух взаимодействующих солитонов, которые периодически сближаются и расходятся.

3. Экспериментально показано, что так называемые волны «предвестники» на подветренной стороне солитона формируются ветром в промежутках времени между прохожденими солитона. При уменьшении скорости ветра амплитуда волн «предвестников» уменьшается.

4. Обнаружено, что при взаимодействии двух уединенных волн имеет место относительный сдвиг фаз. Это подтверждает их частицеподобное поведение, свойственное солитонам.

5. Выявлено, что кроме видимой части солитона, распространяющегося выше невозмущенной поверхности, симметрично ему имеет место своего рода «антисолитон», который перемещается с такой же скоростью. Рассмотренное качественное представление движения жидкости, вызванное солитоном, позволяет лучше представить составляющие энергетического баланса.

6. Проведен анализ модифицированного уравнения Габова. Показано, что наличие флотирующих веществ увеличивает длину и период волн, так что спектр смещается в сторону малых волновых чисел и низких частот.

Учет взвешенных частичек в жидкости приводит к увеличению фазовой скорости движения уединенных волн.

7. Проведенные нами эксперименты показали, что наличие флотирующих веществ приводит к уменьшению амплитуды волны и увеличению ее длины. Этот эффект тем значительнее, чем больше масса флотирующего вещества. Изменение параметров волн от относительного объема взвешенных частиц незначительно. Показано, что количество взвешенных частиц влияет на фазовую скорость волн. Сравнение экспериментальных результатов с теоретическими данными свидетельствует об их удовлетворительном совпадении.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Глебова, Ольга Александровна, Москва

1. Абловиц M., Сигур X. Солитоны и метод обратной задачи. М.: Мир, 1987. 480 с.

2. Авсюк Ю.Н. // Актуальные проблемы геодинамики. Под ред. А.Г. Масевич. М., 1991.

3. Барт М., Дж. Тайтус «Океан наступает?» Парниковый эффект и поднятие уровня моря. Сборник статей . М.: Прогресс, 1989

4. Арсеньев С. А. Вопросы теории течений в устьях рек. //В кн.: «Гидрофизика Северного Каспия». Под ред.Г.В.Воропаева. М.: Наука, 1985.

5. Арсеньев С. А. К теории длинных волн на воде. Доклады АН. Сер. геофизика, 1994, т.334, N 5, с. 635 638.

6. Арсеньев С.А., Живогина O.A., Шелковников Н.К. // Вестник Московского университета. Серия 3: физика и астрономия. 1998. № 2. С.56.

7. Арсеньев С.А., Живогина O.A., Селиверстов C.B., Шелковников Н.К. // Атомная энергия. 1998. 85. Вып.1.

8. Арсеньев С. А., Шелковников Н. К. " Динамика вод шельфов ". М.: Изд. Московского Университета, 1989. 96 с.

9. Арсеньев С.А. Численное моделирование деятельного слоя океана. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1977. Т. 13. №10. С. 1034.

10. Арсеньев С.А. О законах сопротивления для чисто дрейфовых и градиентных течений. В книге: «Комплексные исследования Северного Каспия». М. 1977., С.58.

11. Арсеньев С.А. Турбулентные течения в охлаждающих каналах АЭС. Атомная энергия. 1997. Т.83. Вып.5. С.319

12. Арсеньев С.А., Вахрушев М.М., Селиверстов C.B., Шелковни-ков Н.К. Полуторное приближение в теории длинных волн и его экспериментальная проверка. Океанология. 1997. Т.37. № 6. С. 842-846.

13. Арсеньев С.А., Вахрушев М.М., Шелковников Н.К. // Вестник Моск. Ун-та Физ. Астрон. 1995 Т.36, №2

14. Арсеньев С.А., Живогина O.A., Селиверстов C.B., Шелковников Н.К. «Течения в поле уединенных волн», Труды VI Всерос. Школы-семинара «волновые явления в неоднородных средах». М.РАН, 1998г., clOl-104

15. Арсеньев С.А., Живогина O.A., Селиверстов C.B., Шелковников Н.К. «Силовое воздействие цунами на инженерные конструкции». Атомная энергия 1998г., т. 5, вып. 1, с 69-72.

16. Арсеньев С.А., Селиверстов C.B., Шелковников Н.К. "Гигантские уединенные волны в океане и их моделирование". Вест. Моск. Ун-та. Серия 3. Физика, Астрономия. 1997. № 6. С. 57-59

17. Артюшков Е.В. Физическая тектоника. М., 1993.

18. Ахманов С.А., Хохлов Р.В. Проблемы нелинейной оптики. М.,1964.

19. Бенджамен Т.Б. Неустойчивость периодических цугов волн в нелинейных системах с дисперсией. В кн. «Нелинейная теория распространения волн». М.: Мир. 1970. С. 83-104.

20. Белоусов В.В. Геотектоника. М., 1969

21. Боуден К. Физическая океанография прибрежных вод. М. Мир. 1988. 324 с.

22. Габов С.А. Новые задачи математической теории волн на воде. М.: Наука, 1998.

23. Глебова O.A., Селиверстов C.B., Шелковников Н.К., «Волны на поверхности флотирующей суспензии». Находится в печати.

24. Глебова O.A., Селиверстов C.B., Шелковников Н.К., «Генерация течений уединенными волнами на воде». Находится в печати.

25. Глебова O.A., Селиверстов C.B., Шелковников Н.К., «О ветровых уединенных волнах». Находится в печати.

26. Губарь А.Ю., Селиверстов C.B., Шелковников Н.К. «Стационарная "уединенная" волна, генерируемая ветром в круговом канале». Тезисы докладов VI Всероссийской школы-семинара "Волновые явления в неоднородных средах". М. 1998

27. Дыхан Б.Л., Жак В.М., Куликов Е.А., Лаппо С.С. и др. // ДАН. 1981. 257. №5.

28. Живогина O.A., Селиверстов C.B. «Исследование уединенных волн в лабораторных условиях». Труды XI Всероссийской школы-конференции по дифракции и распространению волн. М. 1998.

29. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. М., 1983

30. ЗО.Захаров В.Е., Манаков C.B., Новиков С.П., Питаевский Л.П. Теория солитонов. Метод обратной задачи. М. Наука, 1980.

31. Захаров В.Е. Устойчивость периодических волн конечной амплитуды на поверхности глубокой жидкости. Прикл. Механика и техн. Физика. 1968. №2. С. 86-91.32.3ахаров В.Е., Фадеев Д.Д. // Функц. анализ и его приложения. 1971. Т.5.№4

32. Иванов В.В. // УФН. 161. № 3. 1991. С. 31.

33. Иванов В.В. // Физика Земли. № 11. 1995. С.З

34. Кадомцев Б.Б. Коллективные явления в плазме. М., 1976.

35. ЛамбГ. Гидродинамика. М.-Л., 1947.

36. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1987

37. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика. М.: Наука,1979.

38. JIe Блон П., Майсек JI. Волны в океане. М., 1981.

39. Манк В. "Теория уединенных волн и ее применение к зоне прибоя". В сб. "Основы предсказания ветровых волн, зыби и прибоя". М.: Изд. иностранной литературы. 1951. стр. 403 449.

40. Малых A.A., Серегин И.А. // Моделирование в механике. Новосибирск, 1988. Т. 2 (19). №6.

41. Миропольский Ю.З. «Динамика внутренних гравитационных волн в океане» Л.: Гидрометиздат, 1981.

42. Мурти Т.С. Сейсмические морские волны цунами. Л.: Гидрометиздат, 1981.

43. Пелиновский E.H. О поглощении диспергирующих волн в нелинейных средах. Прикл. Механика и техн. Физика. 1971. №2. с. 68-71.

44. Пелиновский E.H. О распространении поверхностной волны конечной амплитуды при учете статистических неровностей дна. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1974. т.7. №11. с.1226-1227.

45. Пелиновский E.H. Нелинейная динамика волн цунами. Горький. АН СССР. 1982. 227с.

46. Пелиновский E.H. Гидродинамика волн цунами. Нижний Новгород. 1996. Институт прикладной физики РАН. 276 с.

47. Пелиновский E.H., Талипова Т.Г., Степанянц Ю.А. Моделирование распространения нелинейной внутренней волны в горизонтально неоднородном океане. Известия АН. ФАО. 1994. Т.ЗО. № 1. С. 79-85.

48. Рейхрудель А. Э., Апекишева К. И. Кинематика одиночной волны над различными подстилающими поверхностями. Труды СахКНИИ. 1973. Вып. 32. с. 188 199.

49. Руденко О.В., Солуян С.И. Теоретические основы нелинейной акустики. М., 1975.

50. Рыкунов JI.H. // Актуальные проблемы геодинамики. Под ред. А.Г. Масевич. М., 1991.

51. Седов Л.И. «Методы подобия и размерности в механике», М. Наука, 1967.

52. Селиверстов С.В., Шелковников Н.К. «Лабораторное исследование ветровых одиночных волн». М. МГУ. 5 стр. 1998. Деп. в ВИНИТИ 27.04.98 №1347-В98.

53. Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости. М.: Наука, 1977.

54. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. М.: Мир. 1977

55. Филлипов А.Т. «Многоликий солитон» М.: Наука, 1986.

56. Фольсон Р. // Основы предсказания ветровых волн, зыби и прибоя. Под ред. В.Б. Штокмана. М., 1951

57. ШулейкинВ. В. Физика моря. М.: Наука, 1968. 1084 с. 1984.

58. Akylas T.R. On the excitation of long nonlinear water waves by a moving pressure distribution. J. Fluid Mech. 1984. Vol. 141. p. 455 466.

59. Arsenev S.A., Zhivogina O.A., Shelkovnikov N.K. «Surface nonlinear waves at a floating suspension» J. Physics of Vibrations. №1, p. 32-35 2000,USA

60. Byatt Smith J.G.B. // J. Fluid Mech. 1987. V. 182.

61. Chappelear J.E. Shallow-water waves. J. Geophis. Res. 1962. V.67. P. 4693 4704.

62. Fenton J.D. A ninth-order solution for the solitary wave. J. Fluid Mech. 1972. V.53. p.257-271.

63. Fermi A., Pasta J., Ulam S. Studies of Nonlinear Problems. I. Los Alamos Report, LA. 1955.

64. Germain J.P. Etude oles series enteres utilisess dans la theorie olela honleen pen profonde. C. R. Acad. Sci. Paris: 1966. V. 262. P. 546-648.

65. Gower J., Jones D. Canadian West Coast giant waves. Mar. Weather Log. 1994. V.38. № 2. P. 4-8.

66. Hammack J. L., Segur X. The Korteweg de Vries equation and water waves. Part 2. Comparison with experiments. J. Fluid Mech. 1974., Vol. 65. P.289-314.

67. Huang D.-B., Sibel G.J., Webster W.C., Wehausen J.V., Wu D.M., Wu T.Y. Ships moving in the transcritical range. In Proc. Conf. on Behaviour of Ships in Restricted Waters. Varna. 1982. V.2. P. 26-1 26-10.

68. Korteveg D.J., de Vries G. On the change of from of long waves advancing in a rectangular canal and on a new type of long stationary waves. Philos, magazine and J. of Sciens. 1895. V. 39. Ser.5 p.422-443.

69. Laitone E.V. The second approximation to cnoidal and solitary waves. J. Fluid Mech. 1960. V. 9. N 3. P. 430-444.

70. Longuet-Higgins M.S. , Fenton J.D. On mass, moment, energy and circulation of solitarywave. Proc. Roy. Soc. London. Ser. A. 1974. V.340. p. 473-493.

71. Marchant T.R., Smyth N.F. Extended Korteweg de Vries equation and the resonant flow of a fluid. J. Fluid Mech. 1990. V. 21. P. 263 - 287.

72. Robin G. de Q . Wave propagation through fields of pack ice. // Phil. Trans. Roy. Soc. 1963. Ser. A. V. 225. No. 1057.

73. Redfield A.C., Miller A.R. Water levels accompanying Atlantic coast hurricanes. Meteorological Monographs. 1957. V.2. № 10. P. 1-23.

74. Renouard D. P., Seabro Santos F.J., Temperville A. M. Experimental study of the generation, damping and reflexion of a solitary wave. Dynamics of Atmospheres and Oceans. 1985. 9. P.341 - 358.

75. Russell J.S. Report on waves. In : Rep. 14th Meeting of the British Association for the Advancement of Science. John Murray. London. 1844. P.311-390.

76. Seabro Santos F.J., Temperville A. M., Renouard D. P. European J. ofMech. B/Fluids. 1989. 8. No.2. P. 103-115.

77. Seabro Santos F.J., Renouard D. P., Temperville A. M. Annales Geophysicae. 1988. 6(6). P.671 - 680.

78. Schwartz L.W., Fenton J.D. Strongly non linear waves. Ann. Rev. FluidMech. 1982. V.14. p.39-60.

79. Witting J. On the highest and other solitary waves. SIAM J. Appl. Math. 1975. V.28. p.700-719.

80. Weidman P.D., Maxworthy T. Experiments on strong interactions between solitary waves. J. Fluid Mech. 1978, V. 85. Part 3. P.417-431.

81. Zabusky N.J., Kruskal M.D. Interaction of "solitons" in a collisionless plasma and the recurrence of initial states. Phys. Rev. Lett. 1965. V.15, P.240 -243.