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波中斯托克斯漂移的缺失

流体动力学 2015-12-15 v1 大气与海洋物理

摘要

斯托克斯漂移在波动理论史上的地位举足轻重,但在实验中却令人困扰地缺失。无论是波浪水池还是开阔水体的实验,若没有几乎抵消的“欧拉流”,都无法检测到它。声波有一个类似的问题,在波束边缘的涡量产生中尤为棘手。此处我们证明,对此的解释源于微妙的包末端和波列梯度效应,例如微破碎事件以及为守恒质量和动量、避免虚构外力所需的波-流分解微妙性。这些损失发生在波包两端,并可能对平移和扩展的表面波包及波列产生显著的非黏性能量损失。相反,将显示单色声波包会非对称畸变以守恒动量。这提供了一个有趣的类比,说明此类内力如何为介质中电磁波列的梯度所产生。这些例子表明,波在介质中的相互作用如此依赖于系统,以至于完全非普适。它们进一步给出了在涉及调和函数时须仔细考虑边界效应对守恒律影响的示例。建立表面波所引起的诱导流被显示为随时间变化且依赖于波历史,并暗示一些基于质量通量和波相互作用的经典工作可能需要重新考虑。

关键词

引用

@article{arxiv.1512.04132,
  title  = {The Absence of Stokes Drift in Waves},
  author = {Clifford Chafin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1512.04132},
  year   = {2015}
}