2 / 12
и т.д. Жидкость, частично заполняющая полости, значительно влияет
на движение всей системы, особенно, когда масса жидкости сравнима
с массой системы. Взаимное влияние движений жидкости и твердого
тела может существенно изменить форму движения системы.
Одним из примеров сложного динамического взаимодействия в
системе тело – жидкость является задача о горизонтальных перемеще-
ниях сосуда с жидкостью при возбуждении волн Фарадея [5]. Под
волнами Фарадея понимаются стоячие гравитационные волны, возбу-
ждаемые в однородной или двухслойной жидкости в жестком сосуде,
который совершает периодическое движение в направлении силы тя-
жести [6].
В экспериментальной гидродинамике горизонтальные колебания
сосуда с жидкостью обычно используются для возбуждения стоячих
волн [7, 8]. В этом случае имеем вынужденные волновые движения
жидкости, частота которых равна частоте колебаний сосуда, а высота
волны может быть рассчитана в рамках линейной модели [9]. Отме-
тим, что при горизонтальных перемещениях сосуда на свободной по-
верхности жидкости возбуждаются только нечетные волновые моды.
Решение нелинейной задачи может потребоваться только при описа-
нии волн большой высоты вблизи резонанса.
Теоретически горизонтальные поступательные колебания прямо-
угольного сосуда с жидкостью исследованы в работах [9, 10], где вы-
числено суммарное давление стоячих поверхностных волн на стенки
сосуда и составлено уравнение его движения.
До настоящего времени отсутствовали экспериментальные резуль-
таты о динамике сосуда с жидкостью, на свободной поверхности ко-
торой есть волны стационарной амплитуды. Авторам известна лишь
работа [11]. В указанной работе приведены данные о связанных коле-
баниях сосуда с жидкостью, стоячие волны на свободной поверхности
которой возбуждались вручную с последующим измерением характе-
ристик задачи на стадии затухающих волновых движений жидкости.
Дефицит лабораторных исследований в этом направлении объясняется
сложностью постановки самого эксперимента, поскольку необходимо
обеспечить возбуждение стоячих волн стационарной амплитуды в со-
суде, имеющем горизонтальную степень свободы.
В настоящей работе впервые в условиях лабораторного экспери-
мента реализовано параметрическое возбуждение стационарных гра-
витационных поверхностных волн в прямоугольном сосуде при сохра-
нении его горизонтальной степени свободы.
Постановка эксперимента.
Для генерации волн Фарадея на
свободной поверхности жидкости использован прецизионный вибро-
стенд, описанный в работе [12]. Исследована первая волновая мода
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 1
15