风力湍流对粘性液体上波浪生成的影响

当风力作用在粘性液体表面时，会观察到从不规则小幅度沿流向方向的皱褶向明显的二维规律性波浪的清晰转变。在临界风速下，我们考察了自由流湍流对皱褶和规律波增长，以及这两种 regimes 之间的转变的影响。实验在风洞中进行，在其中空气吹过装满硅油的水箱，而该硅油的粘性是水的五倍。通过上游网格实现自由流湍流，湍流强度可达到8%。使用微米级精度的自由液面光栅仪测量表面形变。利用热电探测器测量界面上方的速度，并在液体中使用粒子图像测速。结果揭示了网格增强的自由流湍流的两个主要作用：皱褶�幅的增加，以及在规律波开始时临界风速的降低。尽管如此，皱褶-波浪过渡仍对应于大约恒定的摩擦速度。类似于经典的平板边界层，摩擦速度随拉普斯而减小。在波浪能量平衡方面，我们发展了一个定性模型，解释为什么在本文所考察的高度粘性液体中，摩擦速度的这种降低导致波浪�幅随拉普斯的非单调变化。