Лабораторное исследование компрессии поверхностно-активной пленки и трансформации ее границы под действием поверхностной волны

Представлены результаты лабораторного эксперимента, посвящённого моделированию механизмов локализации пленки поверхностно-активного веществ под действием периодических поверхностных волн. Было показано, что область пленки, поджатой поверхностной волной, условно делится на три части: плотная пленка на наибольшем удалении от источника волн, область «разреженной» пленки и область относительно чистой поверхности воды. Основное внимание было уделено процессам, происходящим в области «разреженной» пленки — переходной области от чистой воды к плотной поджатой волнами пленке, где регистрировались горизонтальные циркуляционные движения. В зависимости от амплитуды волны наблюдался различный характер течений: дивергентные циркуляционные ячейки при малых и больших амплитудах волн и роликовые течения, образующие зону конвергенции на оси бассейна при средних амплитудах. Сравнение экспериментально полученного стационарного распределения концентрации поверхностно-активных веществ с развитой ранее моделью компрессии пленок поверхностными напряжениями, вызванными волнами, показало удовлетворительное согласие теории и эксперимента при малых и относительно больших амплитудах волн. Выявленное расхождение при средних амплитудах волн в области «разреженной» пленки объясняется наличием циркуляционных ячеек, которые рассматриваемая модель не учитывает.

1. Лаврова О.Ю., Митягина М.И. Спутниковый мониторинг пленочных загрязнений поверхности Черного моря // Исследование Земли из космоса. 2012. № 3. C. 48–65.

2. Ермаков С.А. Влияние пленок на динамику гравитационно-капиллярных волн. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2010. 164 с.

3. Капустин И.А., Ермошкин А.В., Богатов Н.А., Мольков А.А. Об оценке вклада приводного ветра в кинематику сликов на морской поверхности в условиях ограниченных разгонов волнения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16, № 2. С. 163–172. doi:0.21046/2070-7401-2019-16-2-163-172

4. Korinenko A.E., Malinovsky V.V. Field study of film spreading on a sea surface // Oceanologia. 2014. V. 56, N 3. P. 461– 475. doi:10.5697/oc.56–3.461

5. Ermakov S.A., Sergievskaya I.A., Kapustin I.A. Strong modulation of short wind waves and ka-band radar return due to internal waves in the presence of surface films. Theory and experiment // Remote Sensing. 2021. V. 13, N 13. P. 2462. doi:10.3390/rs13132462

6. Сергиевская И.А., Лазарева Т.Н. Влияние температуры окружающей среды на вязкоупругие свойства нефтяных плёнок в приложении к проблеме дистанционного зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17, № 2. С. 176–183. doi:10.21046/2070-7401-2020-17-2-176-183

7. Бескид П.П., Дурягина Е.Г. Характеристика процессов трансформации нефти в морской среде и их влияние на операции по ликвидации аварийных разливов нефти // Эксплуатация морского транспорта. 2011. Т. 1, № 63. С. 71–75.

8. Keramea P., Spanoudaki K., Zodiatis G., Gikas G., Sylaios G. Oil spill modeling: a critical review on current trends, perspectives, and challenges // Journal of Marine Science and Engineering. 2021. V. 9, N 2. P. 181. doi:10.3390/jmse9020181

9. Fay J.A. The spread of oil slicks on a calm sea // Oil on the Sea. Ocean Technology. ed. Hoult D.P. Boston: Springer,1969. P. 53–63.

10. Монин А.С., Красицкий В.П. Phenomena on the surface of the ocean. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 376 с.

11. Ermakov S.A., Danilicheva O.A., Kapustin I.A., Leschev G.V., Molkov A.A. Deformation of film slicks on the water surface. Experiment and model // Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa. 2020. V. 17, N 6. P. 97–102.

12. Ermakov S., Kapustin I., Sergievskaya I., da Silva J. Spreading of oil films on the sea surface: radar/optical observations and physical mechanisms // Proc. SPIE9638, Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions. 2015. P. 963807.

13. Ермаков С.А., Ермошкин А.В., Капустин И.А. Об эффекте сжатия пленочного слика // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 3. С. 288–294. doi:10.21046/2070-7401-2017-14-3-288-294

14. Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) Web: https://www.xylem-analytics.asia/productsdetail.php?SonTek-16-MHz-MicroADV-71 (дата обращения: 14.11.2021).

15. Ермаков С.А., Лаврова О.Ю., Капустин И.А., Ермошкин А.Б., Мольков А.А., Даниличева О.А. О гребенчатой структуре границ сликов на морской поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15, № 7. С. 208–217. doi:10.21046/2070-7401-2018-15-7-208-217