基于自由表面合成纹影法的大尺度圆盘中边缘波空间衰减特性研究

当盛有液体的薄层圆柱形器皿(圆盘)受到外加垂向激励时,其近壁处弯月形液面的不稳定性会激发出毛细重力波,此类表面波的波形和传播特性与边壁形状有关,故被称为边缘波。该文采用改进的自由表面合成纹影法,结合多步滤波技术,对实验产生的边缘波进行自由表面重构,获得准确的液面高度变化实时信息,进一步定量分析大尺度圆盘中边缘波的空间传播特性。研究发现,大尺度圆盘中的边缘波是一种指数衰减的谐振波,其传播过程可分为激发与过渡、纯衰减和自相互作用三个阶段。实验结果表明黏性耗散、有限尺度效应和外加激励等因素对边缘波的空间衰减有影响,且空间衰减系数与激励频率之间是指数关系,衰减长度与激励频率的平方之间是反比关系。