Моделирование описывается на этой неделе в журнале Physics of Fluids от AIP Publishing.В физическом аналоге своего моделирования исследователи создают стратификацию, помещая жидкости разной плотности за физическими воротами. После того, как жидкости немного смешались, остается расслоение, состоящее из плотной воды, находящейся под слоем менее плотной воды.
Иногда третий тонкий слой средней плотности, известный как двойной пикноклин, оказывается в ловушке между двумя другими.«Когда жидкость за заслонкой смешивается, а затем заслонка удаляется, смешанная жидкость схлопывается в расслоение, потому что она тяжелее верхнего слоя и легче нижнего», — сказал Дэвид Дипвелл, аспирант Ватерлоо в прикладной области. математика. «Добавление красителя в смешанную жидкость, когда затвор находится на месте, имитирует материал, который мы хотим, чтобы волны моды 2 — выпуклости в пикноклине, образовавшиеся после удаления затвора, — перемещались. Затем мы можем измерить размер волны, сколько красителя остается внутри нее и насколько хорошо волна переносит захваченный материал ».
Дипвелл и его руководитель, математик Марек Стастна, обнаружили, что чем больше выпуклость, тем больше материала переносится внутренней волной моды 2. Они также обнаружили, что за волной могут образовываться небольшие области турбулентности, называемые подветренной нестабильностью, и что они могут вызвать разрушение волны.«Мы полагаем, что происходит то, что диполь завихренности — два вихря сближаются и вращаются в противоположных направлениях — приводит к этой подветренной нестабильности, потому что он заставляет некоторую тяжелую жидкость подниматься над более легкой жидкостью, что является обратным условию, что в первую очередь формирует внутреннюю волну моды 2 ", — сказал Дипвелл.Дипвелл и Стастна также обнаружили оптимальный сценарий, при котором внутренняя волна режима 2 выживает, а затем транспортирует материал как можно дольше, и они раскрыли свойства определенного типа волны, которую они ранее назвали Pac-Man.«Когда [Pac-Man] формируется, краска принимает форму персонажа аркадной игры», — сказал Дипвелл.
Изучив внутреннюю часть внутренней волны моды 2, исследователи затем посмотрят, как распадается вся волна.«Мы изучим, как энергия волны откладывается при ее разрушении», — сказал Дипвелл.