Лабораторное моделирование взаимодействия атмосферы и океана при штормовом ветре (высокоскоростной ветроволновой канал большого термостратифицированного бассейна ИПФ РАН)

Описаны результаты исследований мелкомасштабных процессов в пограничных слоях атмосферы, включая их вклад в обмен импульсом, при штормовых условиях. Основным методом исследований являлось лабораторное моделирование, которое было выполнено на высокоскоростном ветроволновом канале Большого термостратифицированного бассейна ИПФ РАН. Приведено подробное описание этой уникальной установки и методов измерений. Исследована зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления от параметров волнения и пенного покрытия, для количественного описания этой зависимости предложена теоретическая модель. Также представлены результаты моделирования процессов генерации брызг, срываемых сильным ветром с обрушающихся волн. Теневые методы визуализации в сочетании со скоростной съёмкой позволили классифицировать механизмы фрагментации, выделить доминирующий и построить для него функцию генерации брызг. В заключении обсуждаются вопросы, связанные с переносом полученных результатов на натурные условия на основе так называемого метода пенного гребня (метод whitecap).

На английском языке

Laboratory modeling of interaction of the atmosphere and the ocean under a storm wind (high-speed wind-wave channel of the large thermostatified tank of IAP RAS)

Troitskya Yu.I., Vdovin M.I. and Sergeev D.A.

We describe the results of studying the small-scale processes in the boundary layers of the atmosphere, including their contribution to the momentum exchange under storm conditions. The main research method was laboratory modeling performed in the high-speed wind-wave channel of the Large thermally stratified tank of the Institute of Applied Physics (IAP RAS, Nizhny Novgorod, Russia). A detailed description of this unique facility and the measurement methods is presented. The dependence of the aerodynamic drag coefficient on the parameters of waves and the foam coverage is studied, and a theoretical model is proposed for the quantitative description of this dependence. The results of modeling the processes of generation of the splashes, which are torn off from breaking waves by a strong wind, are also presented. Direct-shadow visualization methods in combination with high-speed filming made it possible to classify the fragmentation mechanisms, identify the dominant one, and construct the spray generation function for it. The issues related to the transfer of the obtained results to the full-scale conditions on the basis of the so-called whitecap method are discussed in the Conclusion.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_12_1046

Пример ссылки для цитирования:

Троицкая Ю.И., Вдовин М.И., Сергеев Д.А. Лабораторное моделирование взаимодействия атмосферы и океана при штормовом ветре (высокоскоростной ветроволновой канал большого термостратифицированного бассейна ИПФ РАН) // Изв. вузов. Радиофизика. 2023. Т. 66, № 12. C. 1046–1067.