Способ возбуждения внутренних волн

,15432 И 9) 1)5 Г 01 М 10/00 О НИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Возмущение плотности стративицированной жидкости осуществляют тепловым потоком, который формируют путем локального нагрева жидкости нагревателем, Нагретые слои жидкости, расположенные ниже границы никноклина, в силу действия архимедовых сил начинают всплывать, вызывая эффективное образование внутренних волн, Вол нообразование имеет регулярный харак тер, что обеспечивает создание внут, - ренних волн с заданными параметрами. Возможность варьирования расположением и формой нагревателя, степенью и , длительностью нагрева объема пргле ющей к нагревателю жидкости позвол эффективно возбуждать внутренние волны практически во всем диапазоне их изикитехничеспанянц СССР1982. гаяет :6 и любой структуре суще ствов анияпикноклина, 5 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт прикладной фАН СССР и Горьковский поликий институт(56) Авторское свидетельстКф 1070438, кл. О 01 М 10/О 54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВНУТРЕННИОЛН 57) Изобретение относится к экепеиментальной гидромеханике и может ыть использовано в лабораторныхнатурных исследованиях для генериования внутренних волн в стратифиированных жидкостях. Целью изобретения является упрощение способа. Изобретение относится к экспериментальной гидромеханике и может быть использовано в лабораторных и натурных исследованиях для генерирования внутренних волн в стратифицированных жидкостях,Цель изобретения - упрощение способа при возбуждении внутренних волн в натурных условиях.На фиг. 1 представлено устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - график временной реализации внутренних волн при периодическом нагреве объема жидкости; на фиг.3 - амплитудный спектр временной реализации внутренних волн; на фиг,4 - график временной реализации внутренней волны при однократном нагреве объема жидкости; на фиг. 5 - амплитуд но-частотная характеристика устройства для осуществления способа.Устройство содержит соединенный с источником 1 электроэнергии нагревательный элемент 2, размещенный в стратифицированной жидкости 3 ниже границы пикноклина, В качестве нагревательного элемента используется цилиндр, состоящий из набора, например, шести кварцевых галогенных ламп типа КГТ-600, расположенных по образующей цилиндра диаметром 6 см. Способ осуществляют следующимразом.3 1543275 4 Возмущение плотности стратифицированной жидкости осуществляют тепловым потоком, который Формируют путем локального нагрева слоя жидкости на 5 гревателем 3, подключая его к источнику 1 энергии. Глой жидкости, прилегающей к нагревателю, нагревается и плотность его по сравнению с окружающими ненагретыми слоями становится ,меньше и в силу действия архимедовых ,сил он начинает всплывать вверх, вызывая волнообразование в стратифицированной жидкости, Поскольку нагрев жидкости нагревателем 3 осуществляетсяв объеме, расположенном ниже границы пикноклина, нагретый слой при перемещении взаимодействует с пикноклином, вызывая этим эффективное образование внутренних волн. Нагрев слоя жидкости осуществляется в течение времени, определяемого иэ соотношеЯния- где= 3 14 а М - мак 2 Исимальная частота Брента-Вяйсяля для данной жидкости, не превышающего время перемещения нагретого объема на расстояние, равное его характерному размеру. Поэтому волнообразование имеет не хаотический, а регулярный характер, чтов свою очередь, обеспечивает создание внутренних волн с заданными параметрами, Возможность варьирования расположением и Формой нагревателя, степенью н длительностью нагрева объема прилегающей к нагревателю жидкости позволяет эффективно возбуждать внутренние волны практически во всем диапазоне их существования при любой структуре пикноклинаП р и м е р. В термостратифицированном бассейне размером (5 х 1, 5 х 1,2) м с ярко выраженным устойчивым пикноклином нагреватель 3 периодически д 5 подключается к источнику 1 напряжения в различных режимах: однократном или периодическом. Показанная на Фиг, 2 запись возбужденных плоских внутренних волн получена при периоди ческом подключении нагревателя 3 (число включений и нагревателя составляло 20, длительность включения20 с,пернод Т включения 30 с). Наличие в амплитудном спектре (Фиг.3) возбужденных волн лишь одной гармоники говорит о синусоидальном характере возбуждения внутренних волн, Для обеспечения генерирования плоских внутренних волн нагреватель 3 выполняют цилиндрическим.Требуемая амплитуда А создаваемых внутренних волн определяет выбор длительности С подключения нагревателя 3 к источнику 1 при заданной мощности нагревателя. Требуемая частота Г внут ренних волн определяет выбор периода Т подключения нагревателя 3 к источнику 1 (Т =+ 1, где Г - время, в течение которого нагреватель 3 отключен от источника 1). При этом учитывается, что для обеспечения регулярности генерируемых волн длительность 7 не должна превьш 1 ать времени перемещения нагретого объема на расстояние, равное его характерному размеру.Внутренние волны создают путем локального нагрева жидкости в течение времени С: 20 с, который осуществляют при периодическом (с периодом Т: "-30 с) подключении в течение того же временинагревателя 3 к источнику 1. На фиг.,2 представлена запись этих возбужденных волн частотой Р = 0,033 Гцои амплитудой А = 0,3 С, которая соответствует смещениям на 4 мм линий постоянной плотности стратифицированной жидкости. Запись получена при двадцати подключениях нагревателя 3 к источнику 1, Анализ амплитудного спектра (Фиг. 3) возбужденных волн подтверждает регулярность, а именно синусоидальность возбужденных волн, частота которых Р соответствует час 1тате - включения нагревателя 3. ПриТэтом, как видно иэ Фиг. 2, колебания различных, слоев жидкости происходят синфаэно (верхняя и нижняя кривые описывают колебания температуры жидкости на глубинах 32 и 35 см соответственно) На Фиг. 4 показана запись полученных внутренних волн при однократном режиме возбуждения при длительностиимпульса 15 с. На Фиг.5 представлена амплитудно-частотная характеристика нри постоянной длительности Г включения нагревателя, равной 15 с для разных периодов включения Т в интервале 20-60 с. Максимальная амплитуда А внутренних волн для каждого периода Т имела место приТ=30 сДля локального нагрева объема жидкости в качестве нагревательногоэлемента может быть использована,1543275 10 где И - максимальная частота БрентаСпособ возбуждения внутренних волнВяйсяля для данной жидкости. в стратифицированной жидкости, осно например, .полая труба, по которой прокачивается горячая жидкость.Таким образом, предлагаемый способ характеризуется простотой и надежностью,поскольку не связан с необходимостью использования механических конструкций, содержащих большое число узлов передач, подвергаемых в натурных условиях большим механическим нагрузкам и коррозии. Формула изобретения ванный на изменении ее плотности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа при возбуждении внутренних волн в натурных условиях, изменение плотности жидкости производят путем локального нагрева ее слоя в объеме, расположенном ниже границы пикноклина, в течение времени , определяемого из соотношенияИ42 И10 Гб Корректор И, Мус едактор И, Середа ед М.Дидык ательский комбинат "Патен жгород, ул. Гагарина, 10 оизводствен Заказ 395ВНИИПИ Государст ФО Фиг ХТираж 427 Подписноеного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 035, Москва Ж, Раушская наб д, 4/5