Аннотация:
Рассматривается эволюция линейных волн малых возмущений неустойчивого течения слоя вязкой жидкости, текущего по искривленной поверхности. Предполагается, что источником возмущений являются начальные условия, заданные в малой области (в пределе — в виде $\delta $-функции), либо локализованное мгновенное внешнее воздействие. Поведение возмущений описывается осредненными по толщине слоя уравнениями гидродинамики, учитывающими скатывающую силу и трение о дно (уравнениями Сен-Венана). Изучается асимптотическое поведение одномерных возмущений при больших временах. Наклон поверхности к горизонту считается медленно меняющейся функцией пространственной переменной. Основное внимание уделяется амплитуде возмущений как функции времени и пространственной переменной. Используемый метод исследования асимптотики возмущений основан на применении метода перевала и является простым обобщением хорошо известного метода нахождения асимптотики возмущений, развивающихся на однородном фоне. Показана эквивалентность этого метода методу, основанному на использовании приближенного метода ВКБ при построении решений дифференциальных уравнений. При построении асимптотик может оказаться удобным считать $x$ действительной величиной, а времени $t$ позволять принимать комплексные значения.
Ключевые слова:линейные волны, слой жидкости, течение по поверхности, неустойчивость, асимптотика, метод перевала, метод ВКБ.
Исследование А.Г. Куликовского (постановка задачи и описание общих подходов к решению подобных задач, представленные в разделах 1–4) выполнено за счет гранта Российского научного фонда №20-11-20141, https://rscf.ru/project/20-11-20141/, в Математическом институте им. В.А. Стеклова РАН. Исследование Ю.С. Зайко (конкретизация постановки задачи применительно к исследованию возмущений в слое текущей жидкости и расчет течения, представленные в разделах 4, 5) выполнено за счет гранта Президента РФ для молодых ученых — кандидатов наук (проект МК-4090.2022.4) в НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова.
Поступило в редакцию:25 февраля 2023 г. После доработки:20 марта 2023 г. Принята к печати:18 апреля 2023 г.
Образец цитирования:
А. Г. Куликовский, Ю. С. Зайко, “О волнах на поверхности неустойчивого слоя вязкой жидкости, стекающего по искривленной поверхности”, Современные методы механики, Сборник статей. К 90-летию академика Андрея Геннадьевича Куликовского, Труды МИАН, 322, МИАН, М., 2023, 146–156; Proc. Steklov Inst. Math., 322 (2023), 140–150
\RBibitem{KulZay23}
\by А.~Г.~Куликовский, Ю.~С.~Зайко
\paper О волнах на поверхности неустойчивого слоя вязкой жидкости, стекающего по искривленной поверхности
\inbook Современные методы механики
\bookinfo Сборник статей. К~90-летию академика Андрея Геннадьевича Куликовского
\serial Труды МИАН
\yr 2023
\vol 322
\pages 146--156
\publ МИАН
\publaddr М.
\mathnet{http://mi.mathnet.ru/tm4346}
\crossref{https://doi.org/10.4213/tm4346}
\transl
\jour Proc. Steklov Inst. Math.
\yr 2023
\vol 322
\pages 140--150
\crossref{https://doi.org/10.1134/S0081543823040120}
\scopus{https://www.scopus.com/record/display.url?origin=inward&eid=2-s2.0-85180263161}