【摘要】:由于第二种方式应用较多,且求解较为方便,以下给出这一方式的计算过程。此时还存在关系式cn(u,1)=sech。将式和E=1以及L→∞代入式,可得波谷距离海底的距离zt为进一步,将关系式cn(u,1)=sech和式代入式,可得静水面以上的波面高度η为式中 x——起点设在波峰处;c——孤立波的波速。不同的学者曾给出不同的H/d极值,一般介于0.714~1.03之间,常用值为0.78。
孤立波理论的求解可以按照两个途径来进行:一是根据无旋运动的假定,求出满足自由面以及海底条件的解答[5];二是作为椭圆余弦波的一种极限情况,从椭圆余弦波理论来求解。由于第二种方式应用较多,且求解较为方便,以下给出这一方式的计算过程。
当模数k=1时,根据式(4-61)和式(4-64)可得,K(k)→∞,E(k)=1。此时还存在关系式cn(u,1)=sech(u)。根据式(4-60),且k=1,进而得到
根据式(4-81),且K(k)→∞,因此孤立波的波长L→∞。
将式(4-81)和E(k)=1以及L→∞代入式(4-66),可得波谷距离海底的距离zt为
进一步,将关系式cn(u,1)=sech(u)和式(4-81)代入式(4-70),可得静水面以上的波面高度η为
式中 x——起点设在波峰处;(www.xing528.com)
c——孤立波的波速。
将模数k=1和K(k)→∞代入式(4-62)可得孤立波的波速c为
类似的,将模数k=1代入式(4-71)和式(4-72)可得到孤立波的速度分布。近似取一阶而略去高阶项,波浪质点的水平向和竖向速度ux、uz分别为
通过以上各表达式可以看出,决定孤立波波动性质的主要因素是H/d。当H/d增大至一定程度时,波峰附近的波面将产生破碎现象。不同的学者曾给出不同的H/d极值,一般介于0.714~1.03之间,常用值为0.78。McCowan(1891)假定波峰水质点速度等于波速时产生破碎,得到水深与波高的关系式为[6]
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