MOTION OF FLUID PARTICLES IN THE FIELD OF A NONLINEAR PERIODIC SURFACEWAVE IN A FLUID BENEATH AN ICE COVER

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A finite-depth fluid layer described by the Euler equations is considered. The ice cover is simulated by a geometrically nonlinear elastic Kirchhoff–Love plate. The trajectories of fluid particles under the ice cover are in the field of nonlinear surface periodic traveling waves of small, but finite amplitude. A solution describing such surface waves is allowed by the equations of the model. Periodic waves are described by Jacobi elliptic functions. The analysis uses explicit asymptotic expressions for solutions describing wave structures at the water–ice interface, such as a periodic wave against a zero-displacement surface, as well as asymptotic solutions for the velocity field in a fluid column generated by these waves.

About the authors

A. T. Il’ichev

Steklov Mathematical Institute, Russian Academy of Sciences; Bauman Moscow State Technical University

Email: ilichev@mi-ras.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

A. S. Savin

Bauman Moscow State Technical University; Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia; Moscow, Russia

References

  1. Forbes L.K. Surface waves of large amplitude beneath an elastic sheet. High order series solution // J. Fluid Mech. 1986. V. 169. P. 409–428.
  2. Forbes L.K. Surface waves of large amplitude beneath an elastic sheet. Galerkin solutions // J. Fluid Mech. 1988. V. 188. P. 491–508.
  3. Kirchgassner K. Wave solutions of reversible systems and applications // J. Diff. Eqns. 1982. V. 45. P. 113–127.
  4. Mielke A. Reduction of quasilinear elliptic equations in cylindrical domains with applications // Math. Meth. Appl. Sci. 1988. V. 10. P. 501–566.
  5. Iooss G., Kirchgassner K. Water waves for small surface tension:an approach via normal form // Proc. Roy. Soc. Edinburgh. 1992. V. 122A. P. 287–299.
  6. Iooss G., Adelmeyer M. Topics in bifurcation theory and applications. 2nd ed. Singapore: World Sci., 1998.
  7. Ильичев А.Т. Уединенные волны в средах с дисперсией и диссипацией (обзор) // Изв. РАН,МЖГ. 2000.№2. С. 3–27.
  8. Parau E., Dias F. Nonlinear effects in the response of a floating ice plate to a moving. load // J. Fluid. Mech. 2001. V. 37. P. 325–336.
  9. Plotnikov P.I., Toland J.F. Modelling nonlinear hydroelastic waves // Phil. Trans. R. Soc. A. 2011. V. 369. P. 2942–2956.
  10. Ильичев А.Т., Савин А.С., Шашков А.Ю. Траектории частиц жидкости под ледяным покровом в поле уединенной изгибно-гравитационной волны // Изв. вузов. Радиофизика. 2023. Т. 66.№10. С. 848–861.
  11. Филлипс О.М. Динамика верхнего слоя океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 320 с.
  12. Монин А.С. Теоретические основы геофизической гидродинамики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 425 с.
  13. Stokes G. On the theory of oscillatory waves // Trans. Camb. Phil. Soc. 1947. V. 8. P. 314–326.
  14. Очиров А.А. Исследование закономерностей формирования массопереноса, инициируемого волновыми движениями жидкости: диссерт. на соискание степени кандидата физ.-мат. наук. Ярославль, 2020. 142 с.
  15. Ильичев А.Т, Савин А.С., Шашков А.Ю. Траектории жидких частиц в поле темного солитона в жидкости под ледяным покровом // Изв. РАН. МЖГ. 2023.№6. С. 110—120.
  16. Ильичев А.Т., Савин А.С., Шашков А.Ю. Движение частиц в поле нелинейных волновых пакетов в слое жидкости под ледяным покровом // Теор. и матем. физ. 2024. Т. 218. С. 586–600.
  17. Il’ichev A.T, Savin A.S., Shashkov A.Yu. Motion of liquid particles in the field of 1:1 resonanse nonlinear wave structures in a fluid beneath an ice cover // Int. J. Non-Linear Mech. 2024. V. 160. P. 104665.
  18. Muller A., Ettema R. Dynamic response of an icebreaker hull to ice breaking // In Proc. IAHR Ice Symp., Hamburg. 1984. II. P. 287–296.
  19. Ильичев А.Т. Уединенные волны в моделях гидромеханики. М.: Физматлит, 2003.
  20. Ильичев А.Т. Солитоноподобные структуры на поверхности раздела вода–лед // Успехи матем. наук. 2015. Т. 70. С. 85–138.
  21. Haragus M., Iooss G. Local Bifurcations, Center Manifolds, and Normal Forms in Infinite-Dimensional Dynamical Systems. Berlin, Heidelberg: Springer, 2012. 329 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».