Сборники трудов ИСП РАН


Применение спектральных методов обработки данных к результатам численного моделирования аттракторов внутренних волн

М. Провидухина (МГУ, Москва, Россия)
И. Сибгатуллин (ИСП РАН, Москва, Россия, МГУ, Москва, Россия)

Аннотация

Проведено прямое численное моделирование распространения внутренних волн и образования волновых аттракторов в трапецеидальном контейнере, заполненном устойчиво стратифицированным раствором соли с постоянной частотой плавучести. Левая вертикальная стенка контейнера совершает монохроматические колебания в форме половины косинусоиды на высоту контейнера, правая стенка расположена под углом к вертикали и обеспечивает фокусировку внутренних волн, две другие границы горизонтальны. На верхней границе задано условие отсутствия касательных напряжений, на остальных условие прилипания. Рассчитываются уравнения Навье-Стокса в приближении Буссинеска в трёхмерной и двумерной постановке. Прямое численное моделирование проведено с помощью метода спектральных элементов 8-го порядка и модифицированного кода nek5000.  С помощью применения преобразований Гильберта и частотно-временных диаграмм к результатам численного моделирования аттракторов внутренних волн удалось получить временные и пространственные волновые характеристики, в частности волновые векторы, соответствующие временным частотам, полученным с помощью частотно-временных диаграмм. При этом используется преобразование Гильберта с фильтрацией по узкому диапазону частот. Частотно временные диаграммы для режимов со слабой надкритичностью показывают возникновение дочерних волн на частотах, соответствующих триадному волновому резонансу. Выполнение триадного резонанса для дочерних частот демонстрируется с помощью биспектров, на которых произведение амплитуд показано на декартовом произведении частотных диапазонов. После фильтрации пространственных полей горизонтальной компоненты скорости по полученным частотам получены соответствующие волновые векторы, также удовлетворяющие условиям триадного резонанса волновых векторов. Результаты хорошо соответствуют данным экспериментов, проводимых в  ENS de Lyon.

Ключевые слова

волновые аттракторы, внутренние волны, преобразование Гильберта, преобразование Фурье, частотно-временные диаграммы

Издание

Труды Института системного программирования РАН, том 28, вып. 1, 2016, стр. 275-282.

ISSN 2220-6426 (Online), ISSN 2079-8156 (Print).

DOI: 10.15514/ISPRAS-2016-28(1)-16

Полный текст статьи в формате pdf Вернуться к содержанию тома