Экспериментальные исследования возникновения волн-убийц при эволюции узкого спектра крутых волн
Аннотация
По данным лабораторных экспериментов рассмотрен процесс формирования волнубийц при трансформации изначально узкого спектра волн. Показано, что при распространении изначально достаточно крутых монохроматических и бихроматических волн происходит быстрое смещение частоты максимума спектра в низкочастотную область. Это смещение является основной причиной изменчивости амплитудночастотного состава индивидуальных волн и, как следствие – образование волн-убийц. Рассмотрено, как эволюция спектра зависит от начальной крутизны волн и ширины спектра.
Ключевые слова
волны-убийцы,
модуляционная неустойчивость,
нелинейные взаимодействия,
групповая структура волн,
дискретный сдвиг частоты
При поддержке: Работа выполнена при поддержке проекта HYDRALABIII-TA8, контракт № 022441. Авторы благодарят Войцеха Сулиша, Льва Шемера и Йоахима Грюне за всестороннюю поддержку при проведении экспериментов.
Об авторах
С. Ю. Кузнецов
Институт океанологии им.П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
Москва
Я. В. Сапрыкина
Институт океанологии им.П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
Москва
Список литературы
1. Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. Волны-убийцы: факты, теория и моделирование. Н.Новгород: Нижегородский гос. техн. университет, 2004. 158 с.
2. Pelinovsky E.T. Talipova C., Khariff. Nonlinear-dispersive mechanism of freak wave formation in shallow water// Physica D. 2000. V.147. P.83–94.
3. Badulin S., Korotkevich A., Resio D., Zakharov V. Wave-wave interactions in wind-driven mixed seas // Proc. of the Rogue Waves 2008 Workshop, October 13–15, 2008. Brest, France.
4. Dysthe K.B., Trulsen K. Note on breather type solutions of NLS as a model for freak waves // Physica Scripta. 1999. V.82. P.48–52.
5. Osborne A.R., Onorato M., Serio M. The nonlinear dynamics of rogue waves and holes in deep-water gravity wave trains // Phys. Let. 2000. A 275. P.385–393.
6. Janssen P.A.E.M. Nonlinear four-wave interactions and freak waves // J. of Physical Oceanography. 2003. V.33. P.863–884.
7. Dyachenko A.I., Zakharov V.E. Modulation instability of stokes wave --> freak wave // Письма в ЖЭТФ. 2005. Вып.6, Т.81. C.318–322.
8. Кузнецов С.Ю., Сапрыкина Я.В., Косьян Р.Д., Пушкарев О.В. Механизм образования экстремальных штормовых волн на Черном море // Докл. АН. 2006. Т.408, № 1. С.108–112.
9. Kuznetsov S., Saprykina Ya. Fine structure and peculiarities of wave spectra with Benjamin – Feir instability // Proc. of Int. Workshop «Rogue Waves 2008», Brest (13–15 October), France, IFREMER. http://www.ifremer.fr/web-com/stw2008/rw/Proceedings_Rogue_Waves_2008.pdf.
10. Saprykina Y., Kuznetsov S. Nonlinear mechanisms of formation of wave irregularity on deep and shallow water // Proc. of 31th Int. Conf. on Coastal Eng. / Еd. by J.McKee Smith. World Scientific, 2009. V.1. P.357– 369.
11. Onorato M., Osborne, A.R., Serio M. Modulation instability and non-Gaussian statistics in experimental random water wave tank // Physics of Fluids 17. 2005. 078101.
12. Onorato M. et al. Statistical properties of directional ocean waves: The role of modulation instability in the formation of extrem events // Phys. Rev. Let. 102. 2009. 114502.
13. Сапрыкина Я.В., Дулов В.А., Кузнецов С.Ю., Смолов В.Е. Аномально высокие волны в Черном море: механизм и условия возникновения // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа: К 30-летию океанографической платформы в Кацивели. (Сб. науч. тр.). Вып.21. 2010. НАН Украины: МГИ, ИГН, ОФ ИнБЮМ, Севастополь.
14. Kartashova E, Shugan I.V. Dynamical cascade generation as a basic mechanism of Benjamin-Feir instability // EPL. 2011. 95. 30003.
15. Юэн Г., Лэйк Б. Нелинейная динамика гравитационных волн на глубокой воде. М.: Мир, 1987. 180 с.
16. Hwung-Hweng Hwung, Wen-Son Chiang, Shih-Chun Hsiao. Observations on the evolution of wave modulation // Proc. the Royal. Soc. A 2007. 463. Р.85–112.
17. Tulin M.P., Waseda T. Laboratory observations of wave group evolution, including breaking effects // J. Fluid Mech. 1999. 378. Р.197–232.
Рецензия
Для цитирования:
Кузнецов С.Ю., Сапрыкина Я.В. Экспериментальные исследования возникновения волн-убийц при эволюции узкого спектра крутых волн. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2012;5(1):52-63.
For citation:
Kuznetsov S.Yu., Saprykina Ya.V. Experimental Investigations of Freak Waves Arising During the Evolution of Narrow Spectrum of Steep Waves. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2012;5(1):52-63. (In Russ.)
Просмотров:
86
Послать статью по эл. почте 