, , , ,

"Взаимодействие когерентных структур на поверхности глубокой воды". Дмитрий Игоревич Качулин, НГУ, 29.9.2019

nsu_dikachulin_201909.pdf

Работа поддержана грантами:

  • РФФИ, р_мол_а Конкурс проектов фундаментальных научных исследований, выполняемых молодыми учеными, проводимый федеральным государственным бюджетным учреждением «Российский фонд фундаментальных исследований» и субъектом федерации. Грант № 17-41-543347 «Динамика и статистика когерентных структур в моделях на огибающую волн на глубокой воде», 2017г. Руководитель - Д.И. Качулин.
  • РНФ, Конкурс 2018 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными. Грант № 18-71-00079 «Когерентные структуры на поверхности глубокой воды и их роль в формировании волн экстремальной амплитуды». Руководитель - Д.И. Качулин.

Состав коллектива

  • Качулин Дмитрий Игоревич, к.ф.-м.н., с.н.с. Лаборатории нелинейных волновых процессов ФФ НГУ
  • Гелаш Андрей Александрович, к.ф.-м.н., н.с. Лаборатории нелинейных волновых процессов ФФ НГУ
  • Дьяченко Александр Иванович, д.ф.-м.н., в.н.с. Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН

Аннотация

Численно исследованы парные столкновения уединенных волновых структур на поверхности глубоковой воды - бризеров. Бризеры представляют собой пространственно локализованные когерентные группы поверхностных гравитационных волн, огибающая для которых практически не меняется при их распространении. Проведено численное моделирования парных взаимодействий таких когерентных структур как в рамках слабонелинейной модели для описания динамики поверхностных волн на глубокой воде - компактного уравнения Дьяченко-Захарова, так и в наиболее полной постановке задачи - системе точных нелинейных уравнений для потенциальных течений идеальной несжимаемой жидкости со свободной поверхностью в поле тяжести в конформных переменных - уравнениях Дьяченко. Проведено сравнение динамики столкновений бризеров в рамках компактного уравнения Дьяченко-Захарова и точной модели с динамикой столкновений солитонов нелинейного уравнения Шредингера (НУШ). Показано, что относительная фаза солитонов является ключевым параметром, определяющим динамику взаимодействия. Кроме того, амплитуда волны, возникающей в результате парного столкновения бризеров может значительно превышать сумму их начальных амплитуд. Бризеры теряют до нескольких процентов своей энергии во время столкновений из-за излучения некогерентных волн и, кроме того, обмениваются энергией друг с другом. Уровень потерь энергии возрастает с определенной синхронизацией фаз когерентных структур. Каждый из бризеров может получать или терять энергию после столкновения, что приводит к увеличению или уменьшению их амплитуды и скорости. Величина пространственных сдвигов, которые бризеры приобретают после столкновений, зависит от относительной фазы и может быть как положительной, так и отрицательной.

Публикации