Волны ряби

Короткие волны, определяемые соотношениями (3.15) и (3.16), называются капиллярными. Смысл названия очевиден все характеристики таких волн определяются капиллярными силами. Иногда используют иное название капиллярных волн — рябь . Для системы вода—воздух область капиллярных волн ограничена условием Я < 1 мм. [c.138]

Поскольку высота возмущающих волн примерно на порядок больше высоты волн ряби, а частота и фазовая скорость их также существенно различаются, представляется целесообразным рассматривать закономерности их движения раздельно. [c.195]

I, 2 — сообщающиеся сосуды 3 —стеклянная оптически прозрачная пластина 4 —плавающая пластина для устранения образования поверхностных волн (ряби) 5 — зрительная труба для наблюдения интерференционной картины 6 — спектральный источник света. [c.264]

Объяснить, почему появляются капиллярные волны (рябь) впереди твердого тела, движущегося с небольшой скоростью в спокойной воде. [c.182]

При этом моделировании звуковые волны заменяются волнами ряби в кювете со стеклянным дном, наполненной водой на глубину 5 мм. Причина для специального выбора глубины 5 мм станет ясной в гл. 3, где объясняется тесная связь между звуковыми волнами и волнами ряби в воде определенной глубины по существу, распространение таких волн ряби зависит от баланса между инерцией движения первоначально горизонтально расположенной воды в мелком слое и своего рода заменителем сжимаемости , в котором силы тяжести и поверхностного натяжения сочетаются таким образом, что дают понижение давления всюду, где дивергенция горизонтальной составляющей скорости приводит к локальному уменьшению глубины, и повышение давления всюду, где отрицательная дивергенция вызывает увеличение глубины. При глубине 5 мм с достаточной точностью можно полагать, что комбинация указанных эффектов порождает волны ряби со скоростью, которая подобно скорости звуковых волн в воздухе не зависит от длины волны. [c.60]

Однако волны ряби гораздо легче наблюдать в силу того, что скорость их распространения составляет 0,22 м/с (тогда как [c.60]

На рис. 7 показано моделирование излучения от точечного источника в соответствующем месте кинофильма видны концентрические тени волн ряби, разбегающихся с постоянной скоростью 0,22 м/с. Зависимость амплитуд волн от направления не обнаружена. Практически роль источника играло постороннее тело, которое опускали в воду по вертикали и вынимали из нее, как показано на рис. 8 это тело, являясь компактным (много меньшим, чем длина % генерируемых волн), почти экви- [c.61]

Рис. 8. Устройство для генерирования волн ряби, показанных на рис. (Любезно предоставлено Центром по развитию образования, Нь тон, 1пт. Массачусетс, США.)

Рис. 9. Устройство для генерирования волн ряби, моделирующих поле диполя. (Любезно предоставлено Центром по развитию образования, Ньютон, Массачусетс, США.)

Рис. 56. Скорость волны с для волн ряби на глубокой воде. Обратите внимание на переход от значения для капиллярных волн 2лТ/(Хр)) / к значению для гравитационных волн дХ (2л)) Р. Он происходит в окрестности значения % = которое соответствует минимальной скорости волны и дается формулой (55).

По существу это означает, что на воде некоторой обычной глубины, превышающей несколько сантиметров, все волны ряби (длина которых не может, как мы видели, превышать 7 см) могут считаться волнами на глубокой воде. Другими словами, влияние конечности глубины (разд. 3.3) и поверхностного натяжения (разд. 3.4) видоизменяет теорию гравитационных волн [c.278]

Действительно, если мы используем замену (50) в (36), мы получим дисперсионное соотношение для волн ряби на воде произвольной, но постоянной глубины к [c.279]

Рис. 57. Отношение скорости волны с к ее предельному значению для длинных волн в случае волн ряби на мелкой воде глуби-

НО суммировать в виде уже сделанного в разд. 3.4 замечания среди волн на глубокой воде самыми чувствительными к вязкому затуханию являются волны ряби. [c.291]

Из соотношения (100) следует еще и то, что для любых волн, у которых с уменьшается с увеличением Я, выполняется условие и > с. Таким образом, для волн ряби на глубокой воде (рис. 56) групповая скорость превышает скорость волны, когда Действительно, для капиллярных волн (волны ряби с Я С Ящ) из (57) следует, что [c.300]

Таким образом, как и ожидалось, волны с волновым числом кд находятся в точках, движущихся вперед с групповой скоростью со (ко). Заметим также, что если уравнение (124) имеет два решения (как в случае волн ряби со значениями длин волн, лежащих ио обе стороны от того, при котором достигается минимум групповой скорости), то вклад вида (123) существует для каждого из них волны с различными волновыми числами, но с одинаковой групповой скоростью находятся в одном и том же месте. [c.310]

Рис. 65. Схематическое изображение стационарных волн, генерируемых неподвижным препятствием в стационарном потоке, имеющем скорость V. Масштаб вертикального смеш ения невозмущенной поверхности воды увеличен так, чтобы были отчетливо видны и волны ряби вверх по потоку от препятствия, и большие гравитационные волны вниз по потоку. Препятствие может иметь форму ступеньки дна или цилиндрического тела. Последнее может находиться на дне, в середине толщи воды или на поверхности.

Тем не менее мы обнаруживаем, что влияние дисперсии (как и ранее) гарантирует, что локально наблюдаемые волны практически синусоидальны. Решающим свойством диспергирующих волн является здесь отличие групповой скорости 11, с которой переносится энергия, от скорости волн с. Волны с Я > Ящ имеют и С. с, так что энергия переносится в воде со скоростью и, меньшей, чем скорость потока с = V. Энергия в таких волнах всегда, таким образом, передается вниз по потоку. Соответственно волны обнаруживаются вниз по потоку от препятствия, которое является источником волн. Наоборот, волны с Я < имеют 17, большую, чем с = V, так что их энергия передается вверх по потоку от препятствия. В соответствии с этим очень короткие волны ряби и более длинные гравитационные волны находятся в разных метах вверх и вниз по потоку от препятствия соответственно (рис. 65). [c.322]

Другой, тесно связанный с приведенным способ рассуждений использует систему отсчета, движущуюся с потоком. В этой системе отсчета препятствие движется со скоростью V (в направлении вверх по потоку ) в воде, которая находится в покое, за исключением вызванного движением препятствия возмущения. Возникшие более длинные волны со скоростью волны с = 7, большей скорости переноса их энергии V, остаются тогда за препятствием каждый джоуль энергии волны после того, как он произведен, отстает от препятствия все больше и больше, а энергия волп, находящихся в каждый момент времени непосредственно сзади от него, произведена в последнюю очередь. Энергия таких более длинных волн (по существу гравитационных волн) обычно затухает достаточно медленно (разд. 3.5) и может быть поэтому обнаружена на значительном расстоянии за препятствием. Напротив, энергия волн ряби, для которых с равно V и меньше, чем и, переносится вперед от препятствия, но скорость их затухания гораздо выше, поэтому они не могут уйти далеко вперед от препятствия, не претерпев при этом существенного затухания (рис. 65). [c.322]

Эти соотношения подтверждают, что волны с групповой скоростью, превышающей скорость волны (например, короткие волны ряби), расположены вверх по потоку от возмущения, тогда как такие волны, как гравитационные с V ас, расположены вниз по потоку. [c.329]

В 3.1—3.4 показано, что эффективность массообмена, помимо других факторов (скорость течения пленки жидкости, коэффициент диффузии), существенно зависит от длины волны и амплитуды. Это впервые было теоретически доказано на основании решения уравнения конвективной диффузии в работах [12, 13]. Позже в работах [70—73] показано, что волновые характеристики при пленочном течении имеют статистическую природу. Это было доказано для гравитационного [72—74], нисходящего [73] и восходящего прямотоков [70, 71]. В работах [70,71,73] по спектральным плотностям установлено существование различных типов волн например, для восходящего прямотока [70, 71] доказано существование трех основных типов волн волн ряби, крупных волн и волн возмущения. Число волн возмущений мало по сравнению с другим типом волн, поэтому в ряде работ они остались незамеченными. [c.55]

В ряде случаев коэффициент массоотдачи в основном определяется крупными волнами и волнами ряби, доля вклада волн возмущения незначительна и ею можно пренебречь (п 3 = 0) [73], причем число волн ряби почти в 2 раза превосходит число крупных волн, т.е./2 2п 2- Это значительно сокращает процедуру расчета коэффициента массоотдачи, так как определение числа волн каждого сорта требует дополнительного проведения сложных измерений. В этом случае [c.56]

Искривление свободной поверхности жидкости под действием внеш. сил обусловливает существование т. н. капиллярных волн ( ряби на поверхности жидкости). К. я. при движении жидких поверхностей раздела рассматривает физ.-хим. гидродинамика. [c.243]

Другая группа исследований связана с падением под действием силы тяжести круглой струи на пластинку, поставленной под прямым углом. При этом не всегда можно получить идеальное течение, описанное в гл. X, п. 8. В действительности в растекающейся жидкости наблюдались по крайней мере три режима гидравлических прыжков турбулентный, волнообразный и капиллярный ). Первый режим возникает при больших расходах жидкости второй — при умеренных расходах, он характеризуется стоячими круговыми капиллярными волнами (рябью) третий режим характеризуется вихреобразным обратным течением по поверхности за гидравлическим прыжком и отсутствием волн. [c.418]

Жидкость, созданная средствами rea tor, способна воспроизводить такие эффекты, как волны, рябь, круги на поверхности после соприкосновения с другими объектами. На процесс моделирования оказывают влияние все объекты сцены. [c.249]

ДУ давлением в воздухе и в воде, пропорциональный кривизне поверхности раздела. Пропорциональная кривизне поверхности раздела итоговая поправка к величине р , отнесенная к пропорциональному смещению поверхности раздела неподправлен-ному члену реС, составляет величину, обратно пропорциональную квадрату длины волны. Таким образом, она важна только для достаточно коротких волн, называемых волнами ряби. Практически это волны с длиной, меньшей приблизительно 0,1 м, для которых, однако, как мы увидим, поправка существенно меняет характер дисперсионного соотношения. [c.275]

Тем не менее есть особая причина, в силу которой желательно изучить дисперсионное соотношение для волн ряби на воде произвольной, но постоянной глубины, а именно возможность выбора много меньшей, чем обычная глубина воды в волновой кювете с тем, чтобы (разд. 1.7) рябь имитировала звуковые волны, обладая по возможности малой дисперсией. Идея состоит в том, что глубина выбирается таким образом, чтобы уничтожить противодействующие отклонения в скорости от длинноволновой асимптотики уменьшение (рис. 52) скорости за счет уменьшения Я до величин, сравнимых с глубиной, и увеличение ее (рис. 56) за счет уменьшения Я до величин, при которых эффективное значение Е повышается из-за влияния поверхностного натяжения. [c.279]

Мы закончим этот раздел обсуждением переноса энергии волнами ряби и кратким описанием связи между понятием поверхностного натяжения и обпз ей физикой жидкости. Вклад во внутреннюю энергию жидкости производится как средней кинетической энергией, связанной с тепловым движением молекул, так и средней потенциальной энергией, связанной с силами взаимодействия между молекулами. Это вклады разного знака, поскольку за исключением статистически редкого случая необычно малого расстояния между молекулами силы взаимодействия являются притягивающими и создают отрицательную потенциальную энергию. Реально внутренняя энергия на единицу массы, обозначаемая здесь, как и в разд. 1.2, через Е, намного меньше (например, для воды на три порядка), чем кинетическая энергия на единицу массы, огромная величина которой почти уничтожается сложением с численно примерно равной отрицательной потенциальной энергией на единицу массы. [c.280]

Мощность Ру , которую должно расходовать препятствие, чтобы породить эти волны, может быть легко выписана. Мы обозначали через Ш энергию на единицу площади, которая, согласно (28), равна (1/2) рй я для гравитационных волн с амплитудой а и имеет такое же значение для волн ряби, если увеличить Е в соответствии с подстановкой (50). Энергия па едшищу площади волн, движущихся вниз по потоку от препятствия, переносится от него со скоростью У — (где / — групповая скорость этих более длинных волн со скоростью волны с = V). Энергия W на единицу площади волн, движущихся вверх по потоку от препятствия, переносится от него со скоростью и — V. Поэтому мощность, необходимая для образования обеих последовательностей волп, равна [c.323]

С другой стороны, волновая кювета, имеющая глубину 5 мм (разд. 3.4), является весьма пригодной для демонстрации единственности направления излучения по формуле (183) недиспер-гирующих волн, возбужденных моде.пью корабля длиной около 50 мм, который движется со скоростью около 0,30 м/с по кювете (скорость волн ряби здесь составляет около 0,22 м/с). Прп этом возникает почти прямолинейный, подобный сверхзвуковому удару сигнал, бегущий от модели под углом (183) по обеим сторонам ее траектории движения через кювету. Действительно, заметим, что в любой момент времени та часть волны, которая возникла ig секунд назад, продвинулась па расстояние ig в направлении, определяемом формулой (183), тогда как модель прошла расстояние Fig. Таким образом, с помощью нро-стого построения определяем (рис. 67), что эта часть волны рас- [c.332]

Особый практический интерес представляет расчет массообмена в пленку жидкости в режиме высокой интенсивности, назьшаемом восходящим прямотоком, который имеет ряд особенностей. При восходящем прямотоке наблюдаются волны трех типов [70,71, 80] волны ряби, крупные волны и волны возмущений. Если предположить, что при восходящем прямоточном течении фаз имеет место линейный профиль скорости (см. 3.3, 3.4) и массообмен в жидкую пленку определяется только крупными волнами, характеризующимися фронтом с достаточно большой протяженностью, то коэффициент массоотдачи в таком режиме можно рассчитывать по формуле (3.3.6). [c.60]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...