Характеристики турбулентности, индуцированной механическими волнами в лотке
Полников В.Г., Цяо Ф.

Поступила в редакцию: 31 Марта 2020

DOI: 10.31857/S0044451021010119

PDF (723.7K)

В ветроволновом лотке выполнены измерения трех компонент скорости течений u_i (i = x, y, z), индуцированных механическими волнам, которые генерировались волнопродуктором для трех вариантов доминантных частот f₀ и набора значительных высот волн H_s для каждой частоты. С целью изучения степени анизотропии индуцированной волнами турбулентности и оценивания скорости ее диссипации рассчитаны стандартные отклонения σ _i и частотные спектры S_i(f) для компонент измеренных течений. По предложенной процедуре фильтрации рассчитаны характеристики σ _iF и S_iF(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 S_xF(f) и S_yF(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 S_zF(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 S_z(f) определять величину скорости диссипации кинетической энергии турбулентности . Получены оценки и построена ее параметризация. Приводятся обсуждение и возможная интерпретация полученных результатов.