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