RAS Energy, Mechanics & ControlПрикладная математика и механика Journal of Applied Mathematics and Mechanics

  • ISSN (Print) 0032-8235
  • ISSN (Online) 3034-5758

Simulation of the Flow Velocity Field on the Free Surface of a Stratified Fluid

PII
10.31857/S0032823524050074-1
DOI
10.31857/S0032823524050074
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume 88 / Issue number 5
Pages
745-757
Abstract
The paper considers the problem of simulation of the velocity field on the free surface of an ideal stratified fluid generated by internal gravitational waves that reached the surface. The buoyancy frequency may vary with depth. The computer program has been written that allows calculating all components of the velocity field on the surface. It is shown that the calculation results for the vertical velocity component are consistent with the known asymptotics obtained in the far-field approximation for the cases of uniform and rectilinear motion of a point mass source horizontally (by B. Voisin) or at a fixed angle to the horizon (by M.M. Scase and S.B. Dalziel) in a uniformly stratified fluid.
Keywords
поверхностные волны стратифицированная жидкость идеальная жидкость поле скоростей численное моделирование
Date of publication
01.05.2024
Year of publication
2024
Number of purchasers
0
Views
30

References

  1. 1. Нестеров С.В., Шамаев А.С., Шамаев С.И. Алгоритмы, методы и средства компьютерной радиотомографии приповерхностного слоя Земли. М.: Научный мир, 1996. 296 с.
  2. 2. Ulaby F.T., Long D.G. Microwave Radar and Radiometric Remote Sensing. Artech, 2015. 1116 p.
  3. 3. Jackson C.R., da Silva J.C.B., Jeans G. et al. Nonlinear internal waves in synthetic aperture radar imagery // Oceanography. 2013. V. 26. № 2. P. 68–79.
  4. 4. Baydulov V.G., Knyazkov D., Shamaev A.S. Motion of mass source in stratified fluid // J. Phys.: Conf. Ser. V. 2224. 2021 2nd Int. Symp. on Automation, Information and Computing (ISAIC 2021) December 03 – 06 2021 Online. P. 012038-1–8. 2022. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2224/1/012038
  5. 5. Байдулов В.Г. О решении обратной задачи движения источника в стратифицированной жидкости // Волны и вихри в сложных средах: 12-ая межд. конф. – школа молодых ученых; 01 – 03 декабря 2021 г. Сб. матер. школы. М.: ООО ИСПОпринт, 2021. С. 31–35.
  6. 6. Ulaby F.T., Moore R.K., Fung A.K. Microwave Remote Sensing. Active and Passive. Massachusetts: Addison-Wesley Publishing Company, 1981. 456 p.
  7. 7. Knyazkov D. Diffraction of Plane Wave at 3-dimensional Periodic Layer // AIP Conference Proceedings. 2018. V. 1978. P. 470075-1–4. https://doi.org/10.1063/1.5044145
  8. 8. Булатов М.Г., Кравцов Ю.А., Лаврова О.Ю. и др. Физические механизмы формирования аэрокосмических радиолокационных изображений океана // УФН. 2003. Т. 173. № 1. С. 69–87.
  9. 9. Князьков Д.Ю., Байдулов В.Г., Савин А.С., Шамаев А.С. Прямые и обратные задачи динамики поверхностного волнения, вызванного обтеканием подводного препятствия // ПММ. 2023. Т. 87. Вып. 3. С. 442–453. https://doi.org/10.31857/S0032823523030074
  10. 10. Гавриков А.А., Князьков Д.Ю., Романова А.В. и др. Моделирование влияния волнения поверхности на спектр собственного излучения океана // Программные системы: теория и приложения. 2016. Т. 7. Вып. 2(29). С. 73–84.
  11. 11. Knyazkov D., Shamaev A. Rectilinear motion of mass source in non-uniformly stratified fluid. AIP Conf. Proc. 2024. V. 3094(1). P. 500028-1–4. https://doi.org/10.1063/5.0210166
  12. 12. Горелов А.М., Носов В.Н., Савин А.С., Савина Е.О. Метод расчета поверхностных возмущений над точечным источником и диполем // Изв. РАН. МЖГ. 2009. № 1. С. 203–207.
  13. 13. Voisin B. Internal wave generation in uniformly stratified fluids. Part 2. Moving point sources // J. Fluid Mech. 1994. V. 261. P. 333–374.
  14. 14. Scase M.M., Dalziel S.B. Internal wave fields and drag generated by a translating body in a stratified fluid // J. Fluid Mech. 2004. V. 498. P. 289–313.
  15. 15. Матюшин П.В. Процесс формирования внутренних волн, инициированный началом движения тела в стратифицированной вязкой жидкости // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 3. С. 83–97.
  16. 16. Bulatov V.V. Mathematical modeling of dynamics of internal gravity waves in the ocean with arbitrary distribution of buoyancy frequency // Fluid Dyn. 2023. V. 58 (Suppl 2). P. 274–285. https://doi.org/10.1134/S0015462823603169
  17. 17. Зарубин Н.А., Шамаев А.С. Исследование взаимодействия поверхностных ветровых волн с течением // Морские интеллект. технол. 2023. Т. 3. № 4. С. 93–99.
  18. 18. Bulatov V.V., Vladimirov Yu.V. Wave Dynamics of Stratified Mediums. M.: Наука, 2012. 584 p.
  19. 19. Булатов В.В., Владимиров Ю.В. Дальние поля внутренних гравитационных волн от движущихся источников возмущений // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естеств. науки. 2018. № 4. С. 73–89. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2018-4-73-89
  20. 20. Saad Y., Schultz M.H. GMRES: A generalized minimal residual algorithm for solving nonsymmetric linear systems // SIAM J. on Sci.&Statist. Comput. 1986. V. 7:3. P. 856–869.
  21. 21. Galassi M., Davies J., Theiler J. et al. GNU Scientific Library Reference Manual (3rd Ed.). Network Theory Ltd, 2009. 592 p.
  22. 22. Чашечкин Ю.Д., Гуменник Е.В., Сысоева Е.Я. Трансформация плотностного поля трехмерным телом, движущимся в непрерывно стратифицированной жидкости // ПМТФ. 1995. № 1. С. 20–32.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library