此前包括MIPT在内的俄罗斯多所大学科学家研究了此前被忽视的现象，并确定了由表面波形成的液体涡流原因，理论计算结果经实验验证，发表在《物理评论快报》上。来自固体物理研究所、兰道理论物理研究所和mipt的研究人员开发并测试了一种毛细管(微)作用理论，可以用于海洋涡旋的研究。液体或近液体表面的涡流在各种大小物体(从小容器到海洋)的行为模式中起着重要作用。然而，由于物理过程是复杂的，即使是在一杯水中，流体动力学研究还没有产生关于如何模拟它们的全面知识。
法拉第波，也被称为法拉第波纹，是一种驻波，出现在液体表面的容器中，以共振频率振动；波浪可以形成各种线性、正方形甚至是六边形的图案。图片：heligone / Samuel BERNARDET / Dotwave
以往的研究表明，在液体表面的摩擦区域中，表面波可以形成水平涡旋，其中粘度起着关键作用。然而这项新研究检测了两种垂直涡旋现象，这两种涡旋现象是由两种表面波反向运动引起的。科学家们发现，即使在低粘度液体中也能形成漩涡。这个研究小组是第一个通过操纵表面波来产生垂直涡旋流的过程。关键的因素是倾斜的表面，这是通过叠加两个波向相反方向移动来实现，这种效应是在实验中产生法拉第波后观察到。为了验证理论，研究小组使用了一个近乎方形的容器，因为在一个严格的方形容器中，两个方向的波几乎是相同的，而且由于同步振动的影响太弱。
红色区域表示逆时针旋转，蓝色区域表示顺时针旋转；图片：Moscow Institute of Physics and Technology
4x5厘米深，1厘米深的容器装满水，放置在一个以谐振频率振荡的平台上。谐振频率在系统中产生最大的振幅，无论是钟摆，容器的水面，振荡器，甚至线圈电容电路中的电磁场。在波浪形成一到两秒钟后，研究小组观察到有波纹和漩涡格子。这一规律与理论阶段的计算公式相吻合。改变进样参数对实验结果的影响较小;；然而它们都与理论预测相关联。正如一组澳大利亚和俄罗斯研究人员最近的一项研究所显示的那样，一个高于一定频率的振荡频率会给表面波提供足够的能量，从而使涡旋相互作用足以对系统做出正确的描述。
本文提供的数据分析将允许对所讨论的影响进行深入研究，从而得出相关的计算模型。涡旋相互作用产生更大的涡旋，最终导致显著的大小和高振幅的涡旋。这些涡旋可能会对海洋浮游生物的运动产生相当大的影响，进一步研究将为这一课题提供更清晰的解释。来自俄罗斯科学院经济学高等学院和兰道理论物理研究所的科学家们对涡旋如何穿透液体内部进行了研究，已经证明在水的表面有特殊的(薄的液体和不溶解的)薄膜增强涡流。这些电流是由相互作用的表面波以一定角度相互作用而产生，研究结果发表在《物理评论流体》上。
涡流是由两个正交驻波相互作用而形成的，这些颜色代表涡流的强度，漩涡中心位于波型的节点上，相邻漩涡向相反的方向旋转。图片：Vladimir Parfenyev
自古以来，人们就知道液体表面的薄膜会影响其运动。古希腊人曾将石油倾入大海，使海洋平静下来。由此产生的油膜增加了近表面薄层的垂直涡旋流，从而抑制了表面波的振幅。本研究的作者首次证明，在水面呈现的薄液体和不溶膜也增强了水平涡流。这些电流是由表面波以一定角度相互作用而产生。研究人员考虑了引起水平涡旋产生的两种非线性机制：斯托克斯漂移和欧拉涡度，然而如果薄膜覆盖了液体表面，那么它就是最主要的。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《物理评论快报》,《Physical Review Fluids》｜研究/来自：莫斯科物理与技术学院，国立研究大学高等经济学院，DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.054501，DOI: 10.1103/PhysRevFluids.3.064702
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