Сейчас штормовой бассейн предоставил экспериментаторам все условия, необходимые для подобной проверки: пробным камнем послужило вычисление мощности, передаваемой ветром единице поверхности моря, и сопоставления цифр, полученных по каждой из схем, с теми цифрами, которые определены на непосредственных опытах и объединены достаточно надежной эмпирической формулой (176).[ ...]
Как и следовало ожидать, на основании соображений, изложенных в § 14, схема Маккавеева [18] дает очень сильно заниженные величины Р¥у. Схема Джеффриса [19] вообще отпадает, поскольку она исходит из неправильных представлений о размещении максимума и минимума давления на поверхности волны. Вычисления, произведенные по схеме Федяевского [20] и по схеме Капицы [21], дают большие значения 1 ¥у, чем вычисления по схеме Маккавеева. Однако и эти две схемы не вяжутся с действительными величинами ¥у, найденными из опытов.[ ...]
Помимо численных расхождений с опытами, необходимо отметить еще одну принципиальную особенность, общую для всех предшествовавших исследований: эти исследования, касавшиеся движения формы волны с фазовой скоростью с, ничего не могли сказать о внутреннем механизме передачи энергии самим частицам воды, движущимся по своим орбитам (и отчасти продвигающимся в поступательном движении). В сущности, не было известно, можно ли вообще описывать приращение энергии колебательной системы или системы, обладающей каким-то моментом количества движения, рассматривая движение формы волны, на которую действует та или иная горизонтальная сила. Ведь нельзя же, например, сопоставлять период колебаний маятника часов с натяжением пружины, воздействующей на основной, ведущий валик этих часов. При изменении завода пружины от полного до предельно малого период колебаний маятника меняется столь ничтожно, что в обычных часах с этим не считаются; постоянство вращающего момента обеспечивают (посредством «улитки») лишь в точных хронометрах. Совершенно так же нельзя ожидать, что горизонтально направленная сила (будь то тангенциальная сила трения или составляющая избыточного давления) сообщает волне ускорение по той же схеме, по какой сообщается ускорение, например, вагону, способному катиться по рельсам. Исходя из таких соображений, нарушим традиции и будем рассматривать воздействие внешних сил не на форму волны, а на частицы воды, движущиеся по своим орбитам.[ ...]
Прежде всего обнаружим, что необходимо изменить граничное условие, которое налагается при классическом выводе уравнений профиля волы из уравнений гидродинамики в форме Лагранжа (см. § 2). Согласно обычно принимаемому условию, атмосферное давление на поверхности моря считается постоянным. Это условие приемлемо при исследовании мертвой зыби (и то, как увидим в § 27, лишь в первом приближении). При ветре такое классическое условие явно нарушается в природе.[ ...]
Действительно, пусть на некотором участке возникла в данный момент вершина волны. Теория обтекания тел и непосредственные опыты показывают, что давление над вершиной меньше давления над средним уровнем при тех же метеорологических условиях; по той же причине давление воздуха над подошвой волны больше, чем давление над средним уровнем при колебаниях на волне.[ ...]
На рис. 154 воспроизведена диаграмма распределения аэродинамического поля над моделью взволнованной поверхности по опытам Т. В. Бончковской [26] в аэродинамической трубе. Вопреки схеме Джеффриса, минимумы давления тут приходятся не над склонами волн, а над вершинами. В то же время отчетливо видно, что, несмотря на симметричную форму профиля волн, давление воздуха на наветренный склон всюду превышает давление на подветренный в точках, лежащих соответственно (попарно) на одних и тех же высотах над подошвой. Это вызвано отклонением воздушного потока от законов ламинарного движения за счет вихреобразования.[ ...]
Переходный множитель 10 3 появился ввиду замены абсолютных единиц измерения другими, удобными для практики: мощность выражена не в эргах на квадратный сантиметр в секунду, а в ваттах на квадратный метр. Давление по-прежнему выражено в динах на квадратный сантиметр.[ ...]
Материалы § 16 позволяют проверить справедливость предлагаемой теории, сопоставив результаты вычислений по формуле (178) с результатами вычислений по эмпирической формуле (176). Необходимо лишь как можно надежней определить значения р"—р , соответствующие каждому значению у в формуле (178).[ ...]
Диаграммы типа рис. 154, полученные ранее другими авторами, не позволяют произвести столь надежные определения. Прежде всего они были получены при продувке в аэродинамических трубах моделей волн, существенно отличавшихся по своему профилю от ветровых волн. Ни трохоиды, ни синусоиды, ни отрезки дуг окружности не могут представить тот профиль, который получался при стереосъемках в море и при фото- и киносъемках в штормовом бассейне (см. § 8—10).[ ...]
Кроме того, при вычитании отдельно измеренной величины р из отдельно измеренной величины р" безусловно возможны погрешности, сравнимые по величине с самой искомой разностью р" — рг, поскольку эта разность вообще невелика. Несравненно надежнее измерять непосредственно разность р" — р при помощи специального микроманометра.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Профили волн, испытанные в аэродинамической трубе |
 |
| Результаты лродува моделей волн в аэродинамической |
 |