Деформация плёночных сликов на поверхности воды в условиях ветрового волнения

Исследование деформации плёночных сликов на поверхности воды является важной задачей как в области дистанционного зондирования водоёмов, так и при прогнозировании распространения загрязнений на их поверхности. Однако на данный момент это вопрос изучен недостаточно, в частности, из-за ограниченного количества проводимых контролируем экспериментов по растеканию плёнки с известными физическими характеристиками. Ранее нами был проведён ряд натурных экспериментов по растеканию поверхностно-активного вещества (ПАВ) в условиях ветрового волнения на Горьковском водохранилище. Форма сликов принимала эллиптическую форму, вытянутую по направлению ветра. В ходе обработки данных этих экспериментов были получены зависимости продольных и поперечных осей сликов (относительно направления ветра) от времени растекания при разных скоростях ветра. Было показано, что продольная ось растёт быстрее поперечной, при этом, чем больше скорость ветра, тем быстрее растёт продольная ось. Поперечная же ось слабо зависит от скорости ветра, и её ширина достаточно быстро достигает постоянного значения. Ранее нами была предложена физическая модель, описывающая ассиметричную деформацию плёночных разливов за счёт действия дополнительных напряжений, индуцированных набегающими в область слика волнами. Зависимость роста продольной оси пятна от скорости ветра в нашей модели была объяснена эффектом “перетекания” вещества с боковых сторон слика к его подветренной границе под действием индуцированных напряжений, направленных по направлению ветра. В настоящей работе в модели были учтены рост амплитуды мелкомасштабных волн из-за ветрового воздействия и зависимость углового распределения ветровых волн от волнового числа как в спектре, так и в инкременте роста волн. Данная модель хорошо согласуется с экспериментальными данными и подробнее описывает процесс деформации плёночных разливов в условиях ветрового волнения.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 18-17-00224.