Специальные функции математической физики - Кафтанова Ю.В.
ISBN 978-966-2046-62-5
Скачать (прямая ссылка):
99
На фото вверху приведены снимки спектров обтекания лопастей диффузорной решетки при невысоких (дозвуковых) скоростях — на подобных лопастях изучалась динамика поведения жидкости и газа в исследовательских лабораториях.
Сверхзвуковой профиль должен иметь острую (клиновидную) переднюю кромку.
Если крыло движется на сверхзвуковых скоростях, перед ним формируется сопровождающая крыло и следующая перед ним ударная волна.
Она вызывает значительный рост и резкий скачек сопротивления при движении. Приводим теневые фотографии скачков уплотнения при обтекании различных по форме профилей на сверхзвуковых скоростях.
Рассмотрим, могут ли возникнуть такие условия, при которых движение волн цунами может осуществляться на сверхзвуковых или близких к ним дозвуковых скоростях.
Источник землетрясения генерирует серию колебаний в течение некоторого временного отрезка.
Эта серия колебаний соответственно формирует серию размещенных одна под другой фазовых траекторий циркуляции воды внутри волн цунами.
Чем продолжительнее время колебаний источника, тем глубже будут простираться фазовые возмущения. Сверхдлительные по времени и сверхмощные источники могут сформировать протяженную на глубину волну — от поверхности до дна самого океана. Циркуляция воды в таких волнах цунами будет вызывать перемешивание воды в горизонтальных локальных зонах.
Предположим, что внутри толщи вод океана или у самого дна возникает точечный мощный источник энергии. Он излучает и передает всю энергию в океан из чрезвычайно малой зоны за очень короткий отрезок времени и может быть представлен дельта-функцией Дирака.
Поэтому в толще океана не будет сформирована система протяженных в глубь циркуляций воды по фазовым траекториям. Эта система возникнет только в узком приповерхностном слое. Фазовые траектории в окрестности эпицентра могут оказаться настолько сжатыми от мгновенно высвобожденной энергии, что будут иметь клиновидную и заднюю, и переднюю кромку.
Источник точечной энергии должен находиться относительно недалеко от поверхности (по сравнению с глубиной океанического желоба), чтобы до поверхности мог дойти значительный заряд энергии, не рассеявшись и не перераспределившись, в узком секторе эпицентра.
АОу ОуА
колебаний колебаний
колебаний
Это позволит таким цунами физически двигаться у поверхности на скоростях, близких к околозвуковым. 101
100
Ох
Для сравнения приведем два профиля крыла сверхзвукового самолета — ромбовидный и чечевицеобразный.
Наличие клинообразной передней кромки резко уменьшает сопротивление крыла при сверхзвуковых и близких к ним скоростях. Приводим схему и фотографии сверхзвукового обтекания ромбовидного профиля под нулевым углом атаки (лабораторное моделирование).
На схеме показаны косые скачки уплотнения и график распределения скачков давления р. Очевидно, что у верхнего и нижнего углов ромбовидного профиля крыла формируются косые ударные волны.
В океане существование такого невозможно — энергия, стекающая со всех подобных негладких элементов, будет мгновенно сорвана набегающими потоками, и профилю будет придана обтекаемая чечевицеобразная форма.
Приведем теневые фотографии обтекания чечевице-образного профиля при околозвуковых скоростях с нулевым углом атаки и схему характерных режимов обтекания при дозвуковых, околозвуковых сверхкритических, сверхзвуковых докритических и сверхзвуковых скоростях.
03
02
В момент второго фазового перехода и начала движения волн цунами на критических дозвуковых скоростях произойдет следующее.
На поверхности будут сформированы волны, имеющие более крутой профиль (увеличится отношение высоты и длины волны по сравнению с обычным цунами) при том, что фазовые траектории движения воды внутри волн будут сдавленными по вертикали и почти горизонтальными.
В обычных волнах цунами внешний профиль волны более пологий, фазовые траектории имеют конфигурацию с закруглением угла атаки, большую амплитуду перемещения воды в вертикальной плоскости и располагаются ближе к поверхности океана.
Приведенные схемы дают наглядное представление об особенностях движения волн цунами на различных скоростях недалеко от эпицентра на поверхности океана. С этого момента волны цунами начинают свободное движение у поверхности океана.
Когда на берег обрушивается сверхмощное и сверхразрушительное цунами, люди немедленно начинают видеть в этом злые помыслы психов-военных и ученых-маньяков, тайно взорвавших в океане ядерную или термоядерную бомбу. Но такие цунами имеют не техногенный, а гораздо более мощный природный источник — разрядку напряжений литосферных плит Земли вблизи ее поверхности на дне мирового океана. 104
В XX веке в открытой акватории Тихого океана изредка взрывали сверхмощные заряды. Но такие испытания носили крайне ограниченный характер и изучались по обе стороны океана, невзирая на политические разногласия государств (автор не имеет в виду печально известные и бесполезные для науки испытания на атолле Муророо). Эпицентры взрывов располагались достаточно далеко от берега и на некотором удалении от цепи мелких безлюдных островов и дугообразной подводной гряды.
