均匀涡度存在下的船行波
流体动力学
2014-02-26 v1
摘要
Lord Kelvin 关于船后波浪位于半角 19 度 28 分以内的结论，或许是表面波领域中最著名且引人注目的结果。我们求解了存在恒定涡度 S 的剪切流情况下的线性船行波问题，并表明开尔文角（尾迹两侧各一个）以及尾迹的其他方面密切依赖于“剪切弗劳德数”Frs=VS/g（基于长度 g/S^2 和船速 V），以及水流方向与船舶运动线之间的夹角。除了恰好沿剪切流方向外，在所有方向上都存在一个 Frs 的临界值，超过该值不会产生横波，且完整尾迹角达到 180 度。这种临界行为此前已在有限深度波浪中为人所知。对于侧向剪切，其中一个开尔文角可能超过 90 度。另一方面，最大波幅的角度按 1/Fr 缩放（Fr 基于船舶尺寸），当 Fr >> 1 时，该缩放几乎不受剪切流影响。
引用
@article{arxiv.1401.1682,
title = {Ship waves in the presence of uniform vorticity},
author = {Simen Å. Ellingsen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.1682},
year = {2014}
}
备注
10 pages, 6 figures, accepted for J. Fluid Mech. Rapids