Формирование низкочастотных гармоник на поверхности жидкого водорода и гелия в турбулентном режиме

Abstract

Экспериментально исследовано формирование гармоник на частотах ниже частоты накачки в системе капиллярно-гравитационных волн на поверхности жидкого водорода и сверхтекучего гелия в турбулентном режиме при монохроматической накачке. Показано, что выбором спектральной характеристики возбуждающей силы и дискретности в спектре поверхностных колебаний, изменяя границы экспериментальной ячейки, удается создать условия для генерации волн в низкочастотном диапазоне. При определенных частотах монохроматической накачки на поверхности жидкого водорода низкочастотные гармоники наблюдаются только в прямоугольной ячейке. Передача энергии как в низкочастотные субгармоники, так и в высокочастотные гармоники, обусловлена трехволными процессами распада волн. На поверхности сверхтекучего гелия в цилиндрической ячейке обратный каскад формируется в результате трехволновых процессов распада, причем около 90% энергии сосредотачивается в обратном каскаде.

Експериментально досліджено формування гармонік на частотах нижче частоти накачування в системі капілярно-гравітаційних хвиль на поверхні рідкого водню і надплинного гелію в турбулентному режимі при монохроматичному накачуванні. Показано, що вибором спектральної характеристики збуджуючої сили та дискретності в спектрі поверхневих коливань, змінюючи межі експериментальної комірки, вдається створити умови для генерації хвиль в низькочастотному діапазоні. За певних частот монохроматичного накачування на поверхні рідкого водню низькочастотні гармоніки спостерігаються тільки в прямокутній комірці. Передача енергії як в низькочастотні субгармоніки, так і у високочастотні гармоніки, обумовлена трьохвильовими процесами розпаду хвиль. На поверхні надплинного гелію в циліндричній комірці зворотний каскад формується в результаті трьохвильових процесів розпаду, причому близько 90% енергії зосереджується у зворотному каскаді.

Formation of harmonics on frequencies below pumping frequency in system of capillary-gravity waves on the surface of liquid hydrogen and superfluid helium in a turbulent regime is experimentally investigated at monochromatic pumping. It is shown, that by a choice of spectral characteristics of exciting force and discreteness in a surface vibrations spectrum, changing bounds of an experimental cell, it is possible to create conditions for generation of waves in a low-frequency range. Low-frequency harmonics on the surface of liquid hydrogen are observed at the certain frequencies of monochromatic pumping in a rectangular cell only. The energy transfer both to low-frequency subharmonics and to high-frequency harmonics is caused by three-wave decay processes. On the surface of superfluid helium in cylindrical cell the inverse cascade is formed as a result of three-wave decay processes, moreover about 90% of energy concentrates in the inverse cascade.