风力驱动破碎波的增长率与能量耗散
流体动力学
2025-10-14 v2 大气与海洋物理
摘要
我们利用耦合空气-水 Navier-Stokes 方程的直接数值模拟，研究了高风速下风力驱动破碎波的能量增长与耗散。湍流风边界层驱动预存的窄带波场增长直至破碎，将能量传递至水柱中。在持续的风力强迫下，波场恢复增长。我们分别分析了波增长期间的能量传递和破碎引起的耗散。能量传递在增长期间由压力输入主导，在破碎期间由湍流耗散主导。在整个增长-破碎周期中，增长期间的风输入与破碎期间的耗散相平衡。波增长率随 标度，并因遮蔽效应受波陡调制；能量耗散遵循破碎时波斜率的惯性标度，证实了该过程的普适性。破碎后，近表面垂直湍流耗散剖面标度为 ，其量级由破碎引起的耗散控制。
引用
@article{arxiv.2506.17802,
title = {Growth rate and energy dissipation in wind-forced breaking waves},
author = {Nicolò Scapin and Jiarong Wu and J. Thomas Farrar and Bertrand Chapron and Stéphane Popinet and Luc Deike},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.17802},
year = {2025}
}