谱带宽与形状对深水波破碎起始的影响
流体动力学
2024-02-02 v1
摘要
深水表面波破碎影响空气与海洋之间质量、动量、能量和热的传输。理解波破碎何时及如何起始仍是一项挑战。形成陡峭波的机制（即非线性或频散）被认为对波破碎起始有强烈影响。在二维深水中，谱带宽是影响这些机制作用的主要因素。现有研究探讨了谱带宽与波破碎起始之间的关系，但给出了各异且有时相互冲突的结果。我们进行二维聚焦波群的深水数值模拟以更好地理解这一关系，旨在调和现有研究。我们表明，陡峭度的定义方式可能是文献中混淆的主要来源。在破碎起始时，局部定义的陡峭度随带宽减小，而全局定义的陡峭度增大。全局破碎起始陡峭度与谱形状（使用带宽和谱偏度参数）之间的关系过于复杂，无法一般性地参数化。然而，我们发现所有谱带宽和形状（常陡度、常振幅和JONSWAP）的最大陡度非破碎波的局部表面斜率趋近于极限 。这一基于斜率的阈值易于测量，并可作为现有运动学破碎起始阈值的替代。基于斜率与运动学破碎起始阈值之间存在潜在联系，未来工作应寻求更好地理解。
引用
@article{arxiv.2305.08614,
title = {The influence of spectral bandwidth and shape on deep-water wave breaking onset},
author = {M. L. McAllister and N. Pizzo and S. Draycott and T. S. van den Bremer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.08614},
year = {2024}
}