Волны Стокса на конечной глубине

Чаликов Д. В., Булгаков К. Ю.

Обсуждаются основные свойства волн Стокса на глубокой воде. Рассмотрены различ-ные методы решения уравнений гравитационных волн на поверхности воды. Определя-ется система конформных координат связанных с поверхностью, приводится стацио-нарная версия полных уравнений в конформной, движущейся с неизвестной скоростью, системе координат. Дается алгоритм очень быстрого численного решения стационар-ных одномерных потенциальных уравнений, описывающих волны Стокса на произ-вольной глубине. Исследуются следующие характеристики численных экспериментов с этим алгоритмом для случая глубокой воды: время расчета, число итераций, фазовая скорость, потенциальная, кинетическая и полная энергии, асимметрия, эксцесс. Выде-лена область существования решения в координатах глубины и крутизны волны Сто-кса. Исследуются следующие геометрические характеристики волн Стокса как функ-ции глубины и крутизны: вертикальная асимметрия, максимальное значение локальной крутизны, максимальное локальное значение 2-й производной отклонения поверхности от невозмущенной поверхности от горизонтальной декартовой координаты, отношение высоты волны в гребне к глубине подошвы, а также фазовая скорость. Показаны про-фили волны для различных глубин при интегральной крутизне 0.01. Обсуждается воз-можная применимость полученных результатов.

Скачать