Faraday pilot-wave dynamics in a circular corral
Faraday pilot-wave dynamics in a circular corral
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圆形畜栏中的法拉第导波动力学
DOI：
10.1017/jfm.2020.140
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发表时间：
2020
影响因子：
3.7
通讯作者：
Durey M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Durey M
由于硅油液滴与其伴随的法拉第波场的相互作用，毫米级硅油液滴可能在垂直振动流体浴的自由表面上反弹和自推进。这个流体动力学的导波系统表现出许多以前被认为是量子领域特有的动力学。当液滴被限制在一个圆形的空腔，称为“围栏”，一系列的动态可能会发生依赖于几何形状的细节和亚临界法拉第波的衰减时间。我们在此提出了一个理论调查的行为，亚临界法拉第波在这种几何形状，并探讨伴随的导频波动力学。通过计算的狄利克雷-诺依曼映射的速度势在畜栏几何形状，我们可以发展的准势流之间的连续液滴的影响，其中，当再加上一个简化的模型液滴的垂直运动，使我们能够推导出并实现一个高效的离散时间迭代映射的导频波系统。我们研究了发病的法拉第不稳定性，出现和量化的圆形轨道和模拟的异国情调的动力学，在较小的corpus。
A millimetric droplet of silicone oil may bounce and self-propel on the free surface of a vertically vibrating fluid bath due to the droplet’s interaction with its accompanying Faraday wave field. This hydrodynamic pilot-wave system exhibits many dynamics that were previously thought to be peculiar to the quantum realm. When the droplet is confined to a circular cavity, referred to as a ‘corral’, a range of dynamics may occur depending on the details of the geometry and the decay time of the subcritical Faraday waves. We herein present a theoretical investigation into the behaviour of subcritical Faraday waves in this geometry and explore the accompanying pilot-wave dynamics. By computing the Dirichlet-to-Neumann map for the velocity potential in the corral geometry, we can evolve the quasi-potential flow between successive droplet impacts, which, when coupled with a simplified model for the droplet’s vertical motion, allows us to derive and implement a highly efficient discrete-time iterative map for the pilot-wave system. We study the onset of the Faraday instability, the emergence and quantisation of circular orbits and simulate the exotic dynamics that arises in smaller corrals.
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