Введение
1. Периодические течения в однородной жидкости со свободной поверхностью 11
1.1. Поверхностные волны 11
1.2. Теоретические и лабораторные исследования вихревых течений в контейнере 14
1.3. Некоторые вязкие эффекты в теории вихревого движения 20
1.4. Численное моделирование вихря в цилиндрическом контейнере 21
2. Теоретические модели вихревых и волновых течений в жидкости 26
2.1. Уравнения движения и граничные условия 26
2.2. Критические условия перестройки течения 32
2.3. Оценка формы поверхностной каверны 36
2.4. Требования к методике эксперимента 38
3. Методика лабораторных экспериментов 40
3.1. Экспериментальные исследования закрученных течений в цилиндрической геометрии 40
3.2. Экспериментальная установка для визуализации течений в составном вихре 46
3.3. Методика сбора и обработки экспериментальных данных 50
4. Основные результаты экспериментальных исследований 56
4.1. Схема течения в экспериментальной установке. Течение, индуцированное вращающимся диском 56
4.2. Классификация режимов течения в цилиндрическом контейнере 59
4.3. Форма поверхностной каверны в тонком слое жидкости 61
4.4. Форма поверхностной каверны в глубокой жидкости 63
4.5. Геометрия поверхностной каверны 66
4.6. Сравнение формы наблюдаемой каверны с результатами расчетов 71
5. Перенос вещества в покоящейся и вовлеченной в вихревое движение жидкости 73
5.1. Образование каскада вихрей при падении окрашенной капли на свободную поверхность покоящейся жидкости 74
5. 2. Трансформация следа окрашенной капли в спиральные рукава на поверхности вращающейся жидкости 81
5.2.1. Перенос маркирующей примеси из центрального пятна 82
5.2.1.1. Перенос краски из капли, окрашенной уранилом 82
5.2.1.2. Перенос краски из капли, окрашенной чернилами 87
5.2.2. Перенос маркирующей примеси при произвольном расположении пятна 88
5.2.2.1. Перенос краски из капли, окрашенной уранилом 88
5.2.2.2. Перенос краски из капли, окрашенной чернилами 93
5.3. Перенос вещества из следа окрашенной капли в толщу вращающейся жидкости 96
5.3.1. Перенос краски из капли, окрашенной уранилом 96
5.3.2. Перенос краски из капли, окрашенной чернилами 101
5.4. Эволюция размеров областей окрашенной жидкости 105
Заключение 108
