Effekty sil'noy turbulentnosti voln na vode

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Представлены результаты прямого численного моделирования плоско-симметричной турбулентности волн на воде для потенциальных течений в рамках конформных переменных с учетом низкочастотной накачки и высокочастотного затухания вязкого типа. В данной модели для широкого диапазона амплитуд накачки не обнаружен режим слабой турбулентности. Показано, что для типичных параметров турбулентности главными эффектами являются процессы опрокидывания волн, формирования на их гребнях каслов, которые вносят основной вклад в спектры турбулентности с зависимостью от частоты и волнового числа с одной и той же степенью, равной –4. В этом сильно нелинейном режиме плотность вероятности крутизны волн при больших отклонениях имеет степенные хвосты, ответственные за перемежаемость турбулентности.

About the authors

E. A Kochurin

Институт электрофизики Уральского отделения РАН; Сколковский институт науки и технологий

Email: kochurin@iep.uran.ru
Екатеринбург, Россия; Москва, Россия

E. A Kuznetsov

Сколковский институт науки и технологий; Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН; Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН

Email: kuznetso@itp.ac.ru
Москва, Россия; Москва, Россия; Черноголовка, Россия

References

  1. V. E. Zakharov, S. I. Badulin, V. V. Geogiaev, and A. N. Pushkarev, Earth and Space Science 6, 540 (2019).
  2. Е.А. Кузнецов, Письма в ЖЭТФ 80(2), 92 (2004).
  3. В.Е. Захаров, Н.Н. Филоненко, ДАН СССР 170, 1292 (1966) [Sov. Phys. Docl. 11, 881 (1967)].
  4. E. Falcon and N. Mordant, Annu. Rev. Fluid Mech. 54, 1 (2022).
  5. A. I. Dyachenko, E. A. Kuznetsov, M. D. Spector, and V. E. Zakharov, Phys. Lett. A, 221, 73 (1996).
  6. A. I. Dyachenko, V. E. Zakharov, and E. A. Kuznetsov, Fizika Plazmy 22, 916 (1996) [Plasma Phys. Rep. 22(10), 829 (1996)].
  7. A. I. Dyachenko, Y. V. Lvov, and V. E. Zakharov, Physica D 87(1–4), 233 (1995).
  8. G. Ricard and E. Falcon, Europhys. Lett. 135(6), 64001 (2021).
  9. Е.А. Кочурин, Письма в ЖЭТФ 118(12), 889 (2023).
  10. E. A. Kochurin and P. A. Russkikh, Physica D 481, 134763 (2025).
  11. В.Е. Захаров, ПМТФ 9(2), 86 (1968).
  12. V.E. Zakharov, J. Appl. Mech. Tech. Phys. 9(2), 190 (1968).
  13. В.Е. Захаров, Некоторые проблемы нелинейной теории поверхностных волн. Кандидатская диссертация, ИЯФ СО АН СССР, Новосибирск (1966).
  14. S. A. Dyachenko, P. M. Lushnikov, and A. O. Korotkevich, JETP Lett. 98(11), 675 (2014).
  15. S. A. Dyachenko, P. M. Lushnikov, and A. O. Korotkevich, Stud. Appl. Math. 137(4), 419 (2016).
  16. A. O. Korotkevich, P. M. Lushnikov, A. Semenova, and S. A. Dyachenko, Stud. Appl. Math. 150(1), 119 (2023).
  17. P. Denissenko, S. Lukaschuk, and S. Nazarenko, Phys. Rev. Lett. 99(1), 014501 (2007).
  18. S. Lukaschuk, S. Nazarenko, S. McLelland, and P. Denissenko, Phys. Rev. Lett. 103(4), 044501 (2009).
  19. S. Nazarenko and S. Lukaschuk, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 7(1), 61 (2016).
  20. O. M. Phillips, J. Fluid Mech. 2(5), 417 (1957).
  21. V. Rosenhaus and D. Schubring, arXiv preprint arXiv:2406.18475 (2024).
  22. A. C. Newell and V. E. Zakharov, Phys. Lett. A 372(23), 4230 (2008).
  23. V. Rosenhaus and G. Falkovich, Phys. Rev. Lett. 133(24), 244002 (2024).
  24. A. I. Dyachenko and V. E. Zakharov, JETP Lett. 88, 307 (2008).
  25. S. N. Gurbatov, A. N. Malakhov, and A. I. Saichev, Nonlinear random waves and turbulence in nondispersive media: waves, rays, particles, Manchester University Press., Manchester (1991), p. 308.
  26. V. Yakhot and A. Chekhlov. Phys. Rev. Lett. 77, 3118 (1996).
  27. E. Weinan and E.V. Eijnden. Phys. Rev. Lett. 83, 2572 (1999).
  28. U. Frisch and J. Bec, Burgulence, in New trends in turbulence Turbulence: nouveaux aspects, Berlin, Heidelberg, Springer Berlin Heidelberg (2002), p. 341.
  29. J. Bec and K. Khanin, Burgers turbulence. Phys. Rep. 447, 1 (2007).
  30. E. A. Kochurin and E. A. Kuznetsov, Phys. Rev. Lett. 133, 207201 (2024).
  31. A. J. Majda, D. W. McLaughlin, and E. Tabak, J. Nonlinear Sci. 7(1), 9 (1997).
  32. A. Simonis and Y. Pan, Phys. Rev. E 110(2), 024202 (2024).
  33. S. Chibbaro, F. De Lillo, and M. Onorato, Phys. Rev. Fluids 2(5), 052603 (2017).
  34. B. Rumpf and T. Y. Sheffield, Phys. Rev. E 92(2), 022927 (2015).
  35. T. Y. Sheffield and B. Rumpf, Phys. Rev. E 95(6), 062225 (2017).
  36. B. Rumpf and A. C. Newell, The Competition between Wave Turbulence and Coherent Structures. Available at SSRN 5243541; https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=5243541.
  37. G. Ricard and E. Falcon, Phys. Rev. Fluids 8(1), 014804 (2023).
  38. E. A. Kochurin, Water 17(2), 140 (2025).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences