Классификация трехмерных волновых режимов для вертикально стекающих пленок жидкости

Проведено экспериментальное исследование волновой эволюции на поверхности вертикально стекающих пленок жидкости при разных начальных условиях возбуждения волн, и с использованием жидкостей с разными физическими свойствами в диапазоне чисел Рейнольдса от 5 до 100. Течение создавалось на вертикальной пластине больших размеров. Пространственное распределение толщины пленки измерялось методом лазерно-индуцированной флуоресценции. Показано, что в зависимости от числа Рейнольдса (Re), для всех используемых рабочих жидкостей реализуется один из трех режимов волновой эволюции. При числах Re < Re₁ двумерные волны устойчивы и переход к трехмерным волновым режимам не наблюдается на всем протяжении течения. При Re₁ < Re < Re₂ (Re₁ лежит в диапазоне от 5 до 15, а Re₂ от 40 до 60, в зависимости от физических свойств жидкости) происходит переход от 2D к 3D волновым режимам, в процессе которого двумерные волны распадаются на многочисленные трехмерные волны с характерными поперечными размерами 1 - 2 см (рисунок). Одновременно с образованием трехмерных волн наблюдается формированием струй. Анализ спектральных и статистических характеристик волновых полей показал, что в этом диапазоне чисел Рейнольдса происходит постепенное затухание трехмерного волнового движения вниз по течению, а волновая эволюция на всем протяжении течения зависит от начальных условий возбуждения волн. Кроме того в этом диапазоне cформировавшиеся струи наблюдаются на всем протяжении исследуемой области. Третий режим волновой эволюции наблюдается при Re > Re₂. Такой режим характеризуется быстрым изменением волновых характеристик на начальном участке течения, и установлением стационарного 3D волнового режима на расстояниях 50-70 см от начала течения. Для такого режима разница в волновой эволюции естественных и возбужденных волн проявляется только в верхней части течения. Ниже по течению начальные условия не оказывают влияния на волновые характеристики течения.

ИТ СО РАН, акад. Алексеенко С.В., член-корр. РАН Маркович Д.М., н. с. Харламов С.М., н. с. Бобылев А.В., м. н. с. Гузанов В.В., м. н. с. Квон А.З., тел. 8(383)332-56-78.