表面重力波破碎起始的能量特征

对表面重力波破碎物理过程的动力学理解仍是流体动力学中未解决的问题。从概念上讲，破碎可描述为起始与发生，其中破碎起始是波峰内未知不可逆过程的 initiation，先于可见的破碎发生表现。为寻找破碎起始的能量指示因子，我们利用数值波浪水槽中在非定常波包内演化的非破碎与破碎波峰集合，考察动能平衡方程中各项的演化。我们观察到，破碎发生前约四分之一波周期，动能收敛速率的快速增长触发了动能增长率的不可逆加速。这一仅出现在后续发生破碎的波峰中的能量特征，产生于动能增长率超过临界阈值时。此时，额外的动能收敛既无法通过将其转换为势能抵消，也无法通过摩擦耗散抵消。我们的结果表明，该能量特征出现时刻动能平衡方程主导项之比与破碎波峰强度成正比。因此该能量起始点既预测破碎发生的发生，也指示破碎事件的强度。