卷跃破碎波——第一部分：波剖面集合分析
流体动力学
2023-08-09 v2 地球物理
摘要
本两部分论文呈现了对三列机械生成卷跃破碎波的动态与液滴生成的实验研究。本文（第一部分）通过对每列波10次重复破碎事件中自由表面剖面演化的测量来研究三列破碎波的动态。波由高度精确的可编程造波机生成的色散聚焦波包产生。生成三列破碎波的造波机运动主要仅在其整体振幅上有微小差异。破碎波剖面采用动态激光诱导荧光技术测量，覆盖约一个破碎波波长的流向区域，时间跨度为2.6个破碎波周期。10组重复的破碎波剖面被空间与时间对齐至射流撞击的位置与时刻。对齐后的剖面数据用于创建集合平均表面高度以及相对于瞬时平均剖面的局部法向距离与局部弧长标准差的时空图。研究发现均值与标准差图包含强相关的局部特征，表明从层流到湍流的转捩是高度可重复的过程。高标准差区域包括卷跃射流撞击激起的水花及破碎区前缘的后续水花撞击，以及卷跃射流下方在射流尖端撞击时刻裹挟的气穴抵达表面并在波背爆裂的位置。在第二部分中，这些特征被用于解释液滴数量、直径与速度分布的各类特征。
引用
@article{arxiv.2210.01925,
title = {Plunging Breakers - Part 1. Analysis of an Ensemble of Wave Profiles},
author = {Martin A. Erinin and Xinan Liu and Sophie D. Wang and James H. Duncan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.01925},
year = {2023}
}