Введение
Глава 1. Исследования турбулентного переноса в приводном пограничном слое атмосферы при сильном и ураганном ветре (Литературный обзор) 17
1.1 Введение 17
1.2 Классификация условий, при которых наблюдается штормовой ветер 18
1.2.1 Шкалы тропических циклонов 18
1.2.2 Тропические циклоны 19
1.2.3 Внетропические проникновения 20
1.2.4 Квазитропические циклоны умеренных широт (медиканы) 21
1.2.5 Сильный ветер в высоких широтах 22
1.3 Основные определения в теории турбулентного переноса в приземном пограничном слое над водной поверхностью 23
1.4 Зависимость коэффициента сопротивления от скорости ветра при слабых, умеренных и сильных ветрах 29
1.5 Особенности аэродинамического сопротивления поверхности моря при ураганном ветре. 32
1.5.1 Модель тропического урагана как тепловой машины 32
1.5.2 Экспериментальные данные об аэродинамическом сопротивлении поверхности океана при ураганном ветре . 34
1.6 Возможные механизмы снижения аэродинамического сопротивления поверхности моря при экстремальных ветрах 37
1.7 Исследование особенностей ветрового потока над взволнованной водной поверхностью в лабораторных условиях 40
1.8 Метод цифровой оптической анемометрии (PIV) при лабораторном моделировании ветро-волнового взаимодействия 42
1.9 Заключение 47
Глава 2. Исследование ветро-волнового взаимодействия при ураганных условиях контактными методами в лабораторных условиях 49
2.1 Введение. О возможности моделировать условия ураганного ветра над морем в лабораторных условиях 49
2.2 Описание экспериментальной установки 50
2.3 Исследование параметров ветрового потока 54
2.3.1 Термоанемометр 54
2.3.2 Трубки Пито 54
2.3.3 Особенности метода профилирования при измерении коэффициента сопротивления в аэродинамических каналах 56
2.4 Исследование характеристик поверхностных волн 61
2.4.1 Струнные волнографы 61
2.4.2 Методика обработки данных с волнографов: Fourier Directional Method 62
2.5 Теоретическая модель аэродинамического сопротивления поверхности воды 71
2.6 Заключение 76
Глава 3. Использование лазерно-оптических методов для исследования геофизических течений . 78
3.1 Введение 78
3.2 Оптические методы определения поверхности раздела воды и воздуха. 79
3.3 Исследование поля возвышения поверхности воды лазерно-оптическим методом 87
3.3.1 Описание аппаратной части системы и особенностей получения видеоизображений поверхностных волн 87
3.3.2 Описание алгоритмов обработки видеоизображений волн, поиска границы поверхности 90
3.3.3 Результаты измерений формы поверхности воды лазерно-оптическим методом 96
3.4 Исследование всплывающих в стратифицированной жидкости струй лазерно- оптическими методами 99
3.4.1 Постановка задачи 99
3.4.2 Использование метода Particle Image Velocimetry при исследовании всплывающих струй 100
3.4.3 Исследование полей скорости 102
3.4.4 Эксперименты в малом бассейне с солевой стратификацией 104
3.4.5 Моделирование всплывающих струй в большом термостратифицированном бассейне 110
3.5 Заключение 113
Глава 4. Исследование ветро-волнового взаимодействия при ураганных условиях бесконтактными методами 115
4.1 Введение 115
4.2 Экспериментальная установка и техника эксперимента 116
4.3 Обработка экспериментальных данных 119
4.3.1 Определения формы границы раздела вода-воздух 119
4.3.2 Определение скорости воздушного потока методом PIV 121
4.3.3 Нахождение средних полей скорости 124
4.4 Результаты 127
4.4.1 Средние поля скорости 127
4.4.2 Профили средней скорости ветра 129
4.4.3 Нахождение коэффициента аэродинамического сопротивления, сравнение с имеющимися данными 131
4.5 Заключение 136
Заключение 138
Список литературы
