В случае поверхностной сейши теоретические частоты значительно лучше совпадают с экспериментальными частотами даже в случае длинноволнового приближения, по крайней мере, для четырех первых мод (рис. 5.6, б). Колебания свободной поверхности на более высоких частотах были слишком малы, чтобы получить надежные экспериментальные данные.
Таким образом, на примерах двухслойной жидкости в прямоугольном канале с горизонтальным и наклонным дном показано, что предложенный метод расчета поверхностных и внутренних сейш достаточно хорошо описывает собственные частоты колебаний и положение узлов поверхностных и внутренних сейш. Показано также, что вязкость жидкости слабо влияет на указанные параметры сейш даже в лабораторном эксперименте. Вместе с тем, длинноволновое приближение, широко используемое в методах расчета сейш в стратифицированной по плотности жидкости, а также в однородной жидкости в случае бассейна сложной геометрии, систематически завышает собственные частоты внутренней сейши на 6 - 7%.
5.3. Эволюция нелинейных волн в подвижном контейнере
Экспериментально исследованы нелинейные волны типа движущегося гидравлического прыжка (бора) в замкнутом прямоугольном бассейне c наклонным дном, заполненном однородной жидкостью, при различных способах генерации волн. Изучены, в частности, спектры колебаний свободной поверхности. Показано, что в спектрах сильно выделяются дискретные частоты, причем значения дискретных частот существенно зависят от способа возмущения. В случае кратковременного возмущения, характерного для генерации волн цунами, в спектре выделяются собственные частоты сейшевых колебаний. В случае непрерывных периодических возмущений в спектре выделяются частоты вынужденных колебаний. Если частоты вынужденных колебаний совпадают с собственными частотами сейшевых колебаний, имеют место особые режимы с точки зрения устойчивости волн. В том случае, когда частота вынужденных колебаний совпадала с нечетной собственной частотой, волны были неустойчивыми даже при слабых возмущениях. Если частота вынужденных колебаний совпадала с четной собственной частотой, волны были устойчивыми даже при достаточно интенсивных возмущениях.
Схема эксперимента приведена на рис. 5.7. В начальном
состоянии бассейн заполнялся водой на глубину 
.
В одной серии опытов бассейн переводился в наклонное положение и далее
оставался в таком положении. В этом случае генерируемые волны были свободными.
В другой серии опытов канал периодически колебался в вертикальном направлении и
генерируемые волны были вынужденными.
Рис. 5.7. Схема эксперимента.
На рис. 5.8 приведен пример модуля спектра колебаний
свободной поверхности 
(
–
частота) вблизи левого торца бассейна в первой серии опытов. Волны в этом
примере были нелинейными и нестационарными, их передний фронт обрушивался и они
быстро вырождались. Тем не менее, несмотря на очень сложный характер волн, в их
спектре сильно выделялись дискретные частоты. Показано, что эти частоты
совпадали с собственными частотами сейшевых колебаний.
Рис. 5.8. Пример модуля спектра колебаний свободной
поверхности при эволюции, свободных волн в бассейне с наклонным дном. 
2.984
м, 
0.195
м, 
4о.
пУБЛИКАЦИИ
по междисциплинарному интеграционному проекту № 132
«Проблемы гидродинамики, гидрофизики и экологии крупных водоемов Сибири»
(2013 год)
Вышли из печати
Статьи в рецензируемых журналах
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.