大型水槽中机械波与风浪的谱演化
大气与海洋物理
2019-12-03 v1
摘要
给出了在中国第一海洋研究所大型水槽中测得的机械波与风浪的经验谱。对第一类与第二类波分别进行分析。结果表明，在陡度大于 0.2 的机械波情形下，波的频率谱演化为尾衰形式 S(f) ~ (f 的 -4.2 次幂)，而在大风区下谱形是自相似的。以受限风区形式写出的四波动力学方程的数值解给出了相同的谱。这使得可将机械波的经验观测视为自由非线性表面波的自然演化。在风浪情形下，在任何施加的风下，当风区 X 大于 8 米时，波谱演化为尾衰形式 S(f) ~ (f 的 -4.0 次幂)。众所周知的 Toba 三秒关系，即平均波高 H 与峰值周期 T 之间的 H ~ (T 的 3/2 次幂)，得到很好满足。不过，谱尾的强度并不遵循 Toba 比 S(f) ~ (gu)(f 的 -4 次幂)，而是更好地对应于比值 S(f) ~ ((u 的 2 次幂)/Xg)(的 p 次幂)(gu)(f 的 -4 次幂)，其中 p = 1/3。此外，风浪谱的谱形并非自相似。文中给出了对结果的讨论。
引用
@article{arxiv.1912.00358,
title = {Evolution of Spectra for Mechanical and Wind Waves in a Large Tank},
author = {Vladislav Polnikov and Fangli Qiao and Hongyu Ma and Shumin Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.00358},
year = {2019}
}
备注
10, 9 figures