非線(xiàn)性流函數在實(shí)驗風(fēng)浪場(chǎng)計算中的應用
摘要:風(fēng)作用于水面產(chǎn)生風(fēng)浪,其中由于波流紊動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)量和能量的交換機制是一個(gè)很復雜的過(guò)程。風(fēng)應力一般用來(lái)描述這種能量交換,可以分為3個(gè)部分:水面的剪切力、波生應力以及紊動(dòng)應力。采用一種有效的非線(xiàn)性波流分離方法——NSFM(Nonlinear Stream Function Method)對波流運動(dòng)的動(dòng)量和能量輸移進(jìn)行定性描述。構造能夠有效表達非線(xiàn)性波浪的解析流函數,攝動(dòng)求解使其滿(mǎn)足拉普拉斯方程、動(dòng)力邊界條件和運動(dòng)邊界條件,結合實(shí)驗室風(fēng)浪數據,分離出波生速度場(chǎng)。通過(guò)交叉譜分析,得到波生雷諾應力在不同風(fēng)速下對風(fēng)應力的貢獻。結果表明:NSFM對不同工況條件下的風(fēng)浪的處理具有較高的精度,模型適應性良好;且風(fēng)速越大,波生應力沿著(zhù)水深衰減得越快,且自由面波生應力在動(dòng)量輸移中的比重會(huì )逐漸減弱。
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