Лабораторное исследование динамики волновых пакетов в присутствии ветра и пленки ПАВ

Возможности дистанционного зондирования областей разлива пленок ПАВ в настоящее время ограничены недостаточно полным развитием моделей взаимодействия ПАВ с поверхностным ветровым волнением. Широко известно, что присутствие пленки ПАВ существенным образом меняет характеристики волнения на поверхности водоема, в частности, увеличивает затухание волн сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн. Считается, что на волны с длинами 30 см и более ПАВ не оказывает значительного влияния. Однако недавние исследования выявили возможность появления обратного эффекта - увеличения энергии дециметровой волны в присутствии пленки за счет передачи ей энергии сильно затухающей капиллярной ветровой ряби.
Лабораторные эксперименты по исследованию динамики волновых пакетов в присутствии ветра и пленки ПАВ проводились на базе кольцевого ветро-волнового бассейна ИПФ РАН. Пакеты дециметровых (с длинами от 70 до 100 см) волн, состоящие из 7-10 цугов, генерировались механическим волнопродуктором на фоне умеренных ветров (4-6 м/с) в присутствии пленки олеиновой кислоты OLE. Бассейн специальным образом замыкался так, чтобы волнение беспрепятственно могло проходить по каналу несколько циклов, но при этом ветровой канал не перекрывался. Для определения характеристик поверхностного волнения в бассейне эквидистантно располагались волнографы (5 м между каждым из них); скорость ветра определялась с использованием системы из баратрона и трубки Пито, которая при помощи специальной координатной системы перемещалась по сечению бассейна.
В ходе эксперимента получено, что волновой пакет расплывается как Гауссов, дисперсия существенным образом увеличивает длину пакета, уменьшая при этом пиковую амплитуду волны; расплывание пакетов во времени растет с уменьшением частоты волны. Показано, что на низких скоростях ветра эффект увеличения энергии пакета дециметровой волны отсутствует. Продемонстрировано, что при увеличении скорости ветра дециметровая волна может усиливаться в присутствии пленки ПАВ.
Работа выполняется при поддержке РФФИ (проекты № 14-05-31535 мол_а, 14-05-00876 а, 15-35-20992 мол_а_вед).