Классификация основных механизмов образования брызг на основе лабораторного эксперимента

Автор: Максим Игоревич Вдовин

Соавторы: Кандауров А.А., Сергеев Д.А., Ермакова О.С., Вдовин М.И.

Организация: ИПФ РАН

Морской аэрозоль в приповерхностном слое играет огромную роль в процессах обмена импульсом, теплом и газообмена. В настоящий момент мелкомасштабные быстропротекающие процессы обуславливающие механизмы образования брызг при ветро-волновом взаимодействии изучены слабо. В натурных условиях это сделать практически невозможно, поэтому прибегают к моделированию на крупномасштабных ветро-волновых каналах. При этом наиболее перспективными методом регистрации событий представляется высокоскоростная видеосъемка со специальной визуализацией.

В настоящей работе приведены исследования, выполненные на Ветро-Волновом Термостратифицированном бассейне (ВВТСБ) ИПФ РАН [1]. С помощью высокоскоростной видеосъемки и теневой подсветки были получены изображения, характеризующие процессы образования брызг. Теневые фотографии типичных событий, приводящих к генерации капель, показаны на Рис. 1 (а-в). Мможно предложить их следующую классификацию:

1.       Дробление жидких "пальцев" (Рис. 1а). В районе гребней обрушающихся волн развиваются небольшие выступы воды, которые затем растягиваются в «пальцы» и разрываются на одну-две капли диаметрами несколько миллиметров.

2.       Разрыв подводных пузырей (Рис. 1б). Подводные пузыри, формирующиеся у гребней обрушающихся волн, всплывают из-за положительной плавучести и разрываются при достижении поверхности воды, генерируя брызги.

3.        Дробление типа "парашют" (Рис. 1в). Это явление начинается с появления мелкомасштабного возвышения водной поверхности, затем развивающегося в «микро-парус», который раздувается разрывается, образуя сотни брызг.

Рис. 1. Фотографии событий, сопровождающих генерацию брызг: а) дробление жидких "пальцев" (вид сверху); б) разрыв подводных пузырей (вид сбоку); в) нижний ряд фотографий – формирование и разрыв «парашюта» (вид сбоку)