ЖЭТФ, Том 159,
Вып. 1,
стр. 129 (Январь 2021)
(Английский перевод - JETP,
Vol. 132, No 1,
p. 110,
January 2021
доступен on-line на www.springer.com
)
Характеристики турбулентности, индуцированной механическими волнами в лотке
Полников В.Г., Цяо Ф.
Поступила в редакцию: 31 Марта 2020
DOI: 10.31857/S0044451021010119
В ветроволновом лотке выполнены измерения трех компонент скорости течений ui (i = x, y, z), индуцированных механическими волнам, которые генерировались волнопродуктором для трех вариантов доминантных частот f0 и набора значительных высот волн Hs для каждой частоты. С целью изучения степени анизотропии индуцированной волнами турбулентности и оценивания скорости ее диссипации рассчитаны стандартные отклонения σ i и частотные спектры Si(f) для компонент измеренных течений. По предложенной процедуре фильтрации рассчитаны характеристики σ iF и SiF(f) для турбулентных составляющих течений, в которых отфильтрованы волновые движения. Показано, что величины σ i проявляют сильную анизотропию, степень которой варьирует с изменением параметров волн. Для турбулентных составляющих течений имеет место соотношение -3)σ zF, означающее существенную анизотропию турбулентности в случаях горизонтального и вертикального движений. Полуфеноменологический подход позволяет для величин σ iF найти аналитическое представление через параметры волн. Спектры турбулентных составляющих для горизонтальных компонент скорости SxF(f) и SyF(f) в области частот f> 2f0 близки по форме и интенсивности и, как правило, имеют степенной закон убывания интенсивности «. В том же диапазоне частот интенсивность спектров вертикальной компоненты скорости SzF(f) на порядок меньше и убывает по закону «. Степенные участки трактуются как аналоги колмогоровских спектров, обусловленных передачей энергии от орбитальных движений механических волн вверх по частотам. Предложена феноменологическая модель спектра с законом убывания «-2», позволяющая по интенсивности степенного участка Sz(f) определять величину скорости диссипации кинетической энергии турбулентности . Получены оценки и построена ее параметризация. Приводятся обсуждение и возможная интерпретация полученных результатов.
|
|