Затухание волн на пленках нефтепродуктов

Сырая нефть, так же как продукты ее переработки, попадая на водную поверхность, приводит к нарушению теплообмена, гибели животных, ухудшению качества технической воды и т.д. Поэтому обнаружение ее представляет собой актуальную задачу. В данный момент одним из наиболее перспективных инструментов обнаружения таких загрязнений является радиолокатор, работающий в см-дм диапазоне длин волн. В радиолокационных изображениях нефтяные загрязнения проявляются за счет изменения условий отражения излучения и за счет гашения коротких гравитационно-капиллярных волн, последнему эффекту посвящена данная работа. Затухание волн на поверхности воды, покрытой сырой нефтью, дизельным топливом и керосином, было исследовано в лабораторных условиях методом параметрических волн для частот волн в диапазоне 10-27 Гц и разной толщины пленки. С использованием модели двухслойной жидкости были восстановлены параметры пленки нефтепродуктов, определяющие затухание волн. Уточнена вязкость образцов сырой нефти и дизельного топлива и керосина, определены коэффициенты поверхностного натяжения на границах воздух-нефть (нефтепродукт) и нефть (нефтепродукт) - вода. Обнаружено, что, несмотря на сложный состав сырой нефти и продуктов ее переработки, включающий компоненты различной плотности, на поверхности данных веществ не образуется собственной пленки со сколь-нибудь значительной упругостью. Показано, что в рамках модели двухслойной жидкости воздействие пленок на поверхностные волны можно описать параметром упругости на границе пленка-вода, реальная часть которого для всех трех веществ приблизительно одинакова. Теоретические расчеты наиболее близки к результатам лабораторных экспериментов для керосина и дизельного топлива, если предположить, что параметр упругости пленки комплексная величина. Анализ результатов исследования гашения волн в присутствии пленок трех различных веществ показывает, что при малых толщинах (менее толщины вязкого подслоя) коэффициенты затухания волн близки друг к другу, а при толщинах больше толщины вязкого подслоя затухание для сырой нефти в несколько раз превышает затухание для керосина и дизельного топлива. Последнее связано с сильной зависимостью затухания от вязкости самого вещества в этом диапазоне толщин пленки. Показано, что здесь возможно различение состава пленки (сырая нефть или нефтепродукты) по воздействию пленки на короткие гравитационные волны. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 15-45-02650, 15-45-02690, 16-05-00990, 15-35-20992, 14-05-00876) и Всероссийской общественной организации «Русское географическое общество» (Соглашение 10/2016-И).