Динамика роликовых доменов при параметрическом возбуждении капиллярных волн в квадратной кювете с закругленным углом и прямоугольным выступом на границе

Постановка проблемы. В нелинейных системах с неустойчивостью часто возникает мультистабильность. При исследовании происходящих в реальных средах процессов особенно важно находить пути, приводящие к какому-либо состоянию равновесия, а также новые устойчивые состояния. В двумерных системах они могут состоять из доменов и отличаться ориентацией в пространстве.

Цель. Провести экспериментальное исследование динамики роликовых доменов капиллярных волн при параметрическом возбуждении в квадратной кювете с закругленным углом и прямоугольным выступом на границе и определить особенности генерации доменных структур в двумерной системе при наличии сложных границ жидкого слоя, испытывающего периодические вертикальные колебания.

Результаты. Представлены результаты экспериментального исследования динамики роликовых доменов капиллярных волн при параметрическом возбуждении в квадратной кювете с закругленным углом и прямоугольным выступом на границе. Установлено, что движение фронтов доменов определяет динамику самих доменов, а в зависимости от начальных и граничных условий на краях кюветы с закругленным углом и прямоугольным выступом возникают различные устойчивые двумерные роликовые структуры, которые могут состоять из нескольких доменов различной формы, но с закругленными углами. При неизменных параметрах системы выявлены различные сценарии конкуренции доменов, приводящих к мультистабильности для пяти различных устойчивых состояний равновесия роликовых структур, которые различались числом доменов, их формой, зависящей от радиуса закруглений, и отсутствием пространственной симметрии. Экспериментально показано, что наиболее устойчивые состояния равновесия доменов возникают при симметричном расположении прямоугольного выступа относительно боковых сторон кюветы, а координаты углов выступа должны находиться на диагоналях углов кюветы. Предложена феноменологическая модель наблюдаемого явления, в соответствии с которой получены расчетные данные, хорошо согласующиеся с экспериментальными результатами.

Практическая значимость. Полученные результаты могут представлять интерес при исследовании процессов возникновения устойчивых режимов в активных средах при сильной конкуренции и при изучении формирования двумерных структур из проводящих частиц, способных рассеивать электромагнитные волны.