表面波增强粒子弥散

我们研究了深水中重力波自由表面上被动示踪粒子的水平弥散。对于具有JONSWAP谱的随机线性波，拉格朗日粒子轨迹使用称为John--Sclavounos方程的精确非线性模型计算。我们表明单粒子弥散表现出不寻常的超扩散行为。特别地，对于大时间$t$，示踪剂的方差$\langle |X(t)|^2\rangle$作为时间的二次函数增加，即$\langle |X(t)|^2\rangle\sim t^2$。该弥散明显快于Taylor单粒子弥散理论，后者预测对于大$t$被动示踪剂的方差随时间线性增长。我们的结果意味着波运动显著增强了流体粒子的弥散。我们表明这种超扩散行为是由于自由表面上流体包的拉格朗日速度的长期关联所致。