深水波列频率下移模型的比较
流体动力学
2019-01-30 v2
摘要
深水波列中的频率下移（FD）是指当波沿水槽传播或横跨海洋时，某种频率度量（通常为谱峰或谱均值）减小。许多 FD 模型依赖于风或破波。我们考虑了七个不包含这些效应的模型，并将其预测与同样不含这些效应的四组实验进行比较。这些模型为：(i) 非线性薛定谔方程（NLS），(ii) 耗散 NLS 方程（dNLS），(iii) Dysthe 方程，(iv) 黏性 Dysthe 方程（vDysthe），(v) Gordon 方程（Gordon）（含一个自由参数），(vi) Islas-Schober 方程（IS）（含一个自由参数），以及 (vii) 一个新模型，即耗散 Gramstad-Trulsen（dGT）方程。dGT 方程无自由参数，并解决了 Dysthe 与 vDysthe 方程相关的若干困难。我们比较了总体误差度量以及谱振幅、均值和峰值的演化。我们发现：(i) NLS 与 Dysthe 方程不能准确预测实测谱振幅。(ii) 在光学中成功的 FD 模型 Gordon 方程，无论自由参数如何选取，均不能准确模拟水波中的 FD。(iii) dNLS、vDysthe、dGT 以及 IS（优化自由参数后）模型在预测实测谱振幅方面均表现合理，但均未能捕捉所有谱演化。(iv) vDysthe、dGT 与 IS（优化自由参数后）模型在预测观测到的谱峰值与谱均值演化方面表现最佳。(v) 在四组实验中，IS 模型在其自由参数优化后，有三组总体误差最小；vDysthe 方程在另一组实验中总体误差最小。
引用
@article{arxiv.1809.09536,
title = {A Comparison of Frequency Downshift Models of Wave Trains on Deep Water},
author = {John D. Carter and Diane Henderson and Isabelle Butterfield},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.09536},
year = {2019}
}