小振幅水波的综合理论、实验与数值研究

我们介绍了一种用于分析自由表面水波的廉价实验装置：一个由乐高搭建的可变频率活塞式造波机驱动的1米长有机玻璃桌面水槽。利用手机视频采集，我们收集了实验数据，并将其与线性重力-毛细波理论的预测以及OpenFOAM中进行的多相模拟进行了比较。我们发现三种方法之间具有极好的定量一致性。我们的装置可能对有数学建模背景但缺乏动手实验室经验的学生有价值。为了探讨这一点，我们报告了一项对完成综合理论、实验和计算项目的学生的调查。虽然学生发现这种体验增强了他们对流体力学的学习，但他们也指出在设置和运行CFD模拟方面需要更好的支持。