262 Глава 6 всему кольцевому гидроканалу. В штормовом бассейне можно создавать волны высотой до 1,5ми длиной до 15 м. По всей тол- 1це воды при этом развивается тенение, представляющее собой сумму дрейфового и волнового течения. Скорость течения у` по- верхности достигает 50 см/с. В одном секторе канала внутренняя и наружная стенки сделаны из стекла, что позволяет проводить регистрацию волновых ‚ параметров различными оптическими способами. ‘ › Уравнение баланса плотности волновой энергии Е для волн в кольцевом канале может быть записано в следующей форме: аЕ@ = О,- ), - Р, (6.5.5) где член (, определяет поступление энергии от ветра к волнам; члены В, и Р, — определяют диссипацию волновой энергии за я Аэрогидроканал ‚‚"г‚ <— — | Ё 3 : — — ВЫ Ъ : =. т сНЕа 1е а ) ока — 2 т 1 \‚“"` —> , К — —> "Ф‘ Рис. 6.5.2. Схема аэрогидроканала: / — вентилято 2 э б 3 — подвижЖный пол, 4 — смотровое окно, 5 — ю;{ожиг';›рё‚ь 6 — сливное отверстие, 7——_ сопло, 8 — подъемный механизм счет вязкости и трение о стенки канала, соответственно. На основе исследований в штормовом бассёйне В.В. Шулейкин получил эм- пирические коэффициенты, что позволило ему построить замкну- тую систему уравнений для описания развития и затухания ветро- вых волн в морских условиях. Однако кольцевые аэрогидроканалы ;Ёе;]сежот ‹:обобі:л сложные и дорогостоящие сооружения, преж- ЭТО ее К, лучили Й я порожанщ оЙ му широкое применение по линейные В качестве примера опишем аэрогидроканал гидрофизической лаборатории физического факультета МГУ. Длина канала 25 м ширина 1,25 м, глубина воды 1,5 м. Канал оборудован подвихсщь; дном. Схема эрогидроканала дана на риё. 6.5.2. Вдоль канала рас- СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ В ЛИМНОЛОГИИ 263 положено 5 смотровых окон, кроме того остеклена часть крыши, В головной части канала расположен волнопродуктор регулярных волн щитового типа. В концевой части установлен волногаситель. Вентилятор, создающий ветровой поток, имеет прямое и обратное вращение, что позволяет изменять направление ветра и ветровых волн. Скорость ветра изменяется от 3 до 15 м/с. Азрогидроканал снабжен измерительным комплексом для из- мерения средних и пульсационных характеристик приводных и приповерхностных слоев и ветровых волн. Считается, что исследование генерации ветровых волн и ме- ханизмов ветроволнового взаимодействия на начальной стадии может быть выполнено в лабораторных условиях. Это убеждение основано на том, что безразмерные характеристики ветровых волн в натурных и лабораторных условиях практически одинако- вы. Существенное различие в натурных и лабораторных условиях заключается в толщине пограничного слоя. В натурных условиях толщина пограничного слоя имеет порядок длины волны, т.е. достигает десятков метров. В аэрогидроканале в следствие огра- ниченных размеров толщина пограничного слоя не может быть больше десятков сантиметров, т.е. она равняется длине гравита- ционно-капиллярных волн. Значительно болышую роль в аэро- гидроканалах по сравнению с природными условиями играет вязкий подслой, толщина которого примерно равна 5у/и«д. И СО- измерима с амплитудой волн. ‚ В лабораторных условиях аи«„/у = 1--10, где а — амплитуда волны. В природных условиях аГ/+а/у = 10° - 10°. Таким образом, механизм энергоснабжения волн в лабораторных условиях суще- ственно зависит от вязкого подслоя. Все это указывает, что в аэ- рогидроканалах можно исследовать только начальную стадию генерации ветровых волн и некоторые специальные вопросы, на- пример, взаимодействие волн разных маштабов, взаимодействие волн с течениями. ‹ . В качестве примера использования лабораторного моделиро- вания рассмотрим результаты исследования начальной стадии тенерации ветровых волн (Анисимова Е.П., Показеев К.В. и др., 1998). Одной из центральных задач в изучении пограничного слоя вода-воздух следует считать исследование энергообмена в системе ветер-волны на различных этапах развития последних. Это оче- видно, так как ветро-волновое взаимодействие — одно из важней- ших звеньев взаимодействия гидросферы и атмосферы в целом.