Читайте также:
|
Чтобы исследовать почти полевую структуру волны, временное поведение на краю области поколения (x = b) исследовано. Движения волны в этом местоположении прежде всего свободны (добровольный) и обеспечивают начальное условие для моделей распространения, которые могут быть исправлены к модели поколения. Результаты представлены для широкого диапазона отношений размера времени, чтобы более ясно очертить случай джина цунами (импульсивный с ht = £ h2 и blh> 1).
a. Профили волны
Сравнения теоретических профилей волны в x = b с экспериментальными данными показывают в Фигах. 6 и 7. Результаты показывают для положительного (подъем) и отрицательные (downthrow) движения кровати. Линейные вычисления для свободного поверхностного движения соглашаются хорошо с измерениями. (Поверхностные измерения волны являются совпадающими для двух случаев подъема кровати.) Линейные результаты для внутренних волн также соглашаются хорошо с измерениями; однако, есть различия, которые требуют объяснения. Взвешенные волны в
1464 ЖУРНАЛ ФИЗИЧЕСКОЙ ОКЕАНОГРАФИИ Том 10
"/c0
40 60 80
t (g/h) ^2
Рис. 6. Теоретические и экспериментальные волны в x = b = 61 см с h = 15 см и e = 0.05: твердая линия, теория; расплющенная линия, эксперимент, (a) Свободная поверхность; (b) интерфейс: гектолитр = 5 см, 0£ = 100 см, Ti = 0.13, t2 = 0.014; (c) интерфейс: h, = 7.5 см, f0 =-1.00 см, n = 0.25, t2 = 0.027; (d) интерфейс: привет - 10 см, £„ = 1.08 см, t, = 0.12, t2 = 0.012.
один, различия между линейным анализом и измерениями, как ожидают, будут максимальны когда hx § h2 и минимум когда hx = h2. Это ожидаемое поведение показано в Рис. 6 даже при том, что нелинейность амплитуды является слишком маленькой, чтобы составлять все наблюдаемое несоответствие. Другой фактор содействия - сарай вихря в x = b во время поршневого движения. Жидкость, смешанная вихрем часто, остается в этом регионе в течение некоторого времени после того, как волны отбыли. (В конечном счете эта жидкость распространяется в ее слой нейтральной плавучести.) Это было подтверждено качественно визуальным наблюдением, что это явление вызывает очевидное увеличение и амплитуды волны около ее подветренной части и свинцового периода волны, подобного поведению, наблюдаемому в измерении (d) Рис. 6 (где hx> h2).
Разделение способа и движения, вызванные в противоположном интерфейсе, более ясно продемонстрированы расположенным вниз по течению (x = b + 20-ый) результаты, показанные в Рис. 8. И экспериментальные измерения и линейные вычисления представлены для импульсивного движения кровати с 0£ = 1.5 см, h t = 5 см и h % = 10 см. Поверхностная волна прибывает сначала в расположенную вниз по течению станцию в t (glh) м. = 20 соответствий скорости Cx, данный (26a); вызванное движение/32 в поверхности ясно очевидно. Наблюдаемое и предсказанное поведение поверхностной волны и ее вызванного движения соглашается хорошо. И интерфейс и свободная поверхность
взаимодействуйте показывают высокочастотный шум маленькой амплитуды, суперизложенной на главной волне. Источник этого высокочастотного шума является двойным. Во-первых, как упомянуто в Разделе 5, вихрь потерян на расположенном вниз по течению краю поршня (x = b) во время быстрых движений. Эффект этого вихря на измерении амплитуды в интерфейсе является самым явным для положительных движений с тонкими более низкими слоями (h2 <ht) и, как визуально наблюдали, был ответственен за большую депрессию в амплитуде рядом t (g/h) 112 ~ 12 в измерении (d) Рис. 6. Во-вторых, газовые пузыри сформировались в тонком промежутке между поршнем и его ограничением стенок резервуара. Эти пузыри были освобождены во время движения кровати, и впоследствии те от промежутка вдоль x = b проникли через легкий лист преобразователя измерения. (Морская вода была особенно склонной к формированию пузыря, следующему из проветривания во время смешивания и химических реакций в неизбежных царапинах в анодированном алюминии поршня.)
Время, требуемое для свинцовой волны размножаться мимо x = b, отличается от линейного предсказания и для поверхностных и для внутренних волн в Рис. 6. Это поведение наблюдалось ранее для поверхностных волн Hammack (1973) и может быть частично приписано нелинейным эффектам, являющимся результатом и конечных амплитуд волны и конечных изменений подробно в области поколения. Основанный на соображениях амплитуды
-\ ----- 1---- 1---- r-
0.6
0.4
(a)
0.2|
■r.
МЛ
0.6 0.4 0.2
N/t
(c)
0 0.6 0.4 0.2
0 0.6 0.4 0.2
100 120
40 60 80
t (g/h) l/2
Рис. 7. Теоретические и экспериментальные волны в x = b = 61 см с h = 15 см и e = 0.05: твердая линия, теория; расплющенная линия, эксперимент, (a) Свободная поверхность; (b) interface:/?, = 5 см, 0£ =-1.00 см, t, = 5.13, t2 = 0.53; (c) интерфейс: h, = 7.5 см, 0£ =-0.97 см, t, = 4.53, t2 = 0.50; (d) интерфейс: A, = 10 см, Ко = 2.00 см, Ti = 4.87, t2 = 0.50.
Сентябрь 1980 ДЖОЗЕФ L. HAMMACK 1465
t (g/h)"
Рис. 8. Теоретические и экспериментальные волны в x = b + 20/i: h - 15 см, привет = 5 см, b = 61 см, e = 0.05, Ко = 1.5 см, t, = 0.12, t2 = 0.012; твердая линия, свободная поверхность; расплющенная линия, интерфейс. (a) Линейная теория; (b) эксперимент.
станьте неподвижными до прибытия внутренней волны. Предсказанные и измеренные формы внутренней волны подобны; однако, максимальная амплитуда взвешенной волны на 20 % менее чем предсказана. Кроме того, время, требуемое наблюдаемой волной достигнуть расположенной вниз по течению станции, соответствует средней скорости, которая является на 10 % меньше чем линейное предсказание для C2. Эти несоответствия, вероятно, следуют из вязких и нелинейных эффектов, существующих в экспериментах.
b. Максимальные амплитуды
Это поучительно, чтобы исследовать изменение в свинцовой амплитуде волны с отношением размера времени кровати
движение. Фактически, результаты этого типа обеспечивают основание для классификации процесса поколения (импульсивный, ползающий и транзитный). Рис. 9 показывает экспериментальные и теоретические результаты в x = b и для поверхностных и для внутренних волн. Максимальные амплитуды независимых способов (Nx и N2) показывают как функция их соответствующего отношения размера времени и отношения глубины слоя. Представлены экспериментальные измерения и для положительных и для отрицательных движений кровати. (Нелинейные эффекты для всех экспериментов, показанных в Рис. 9, как ожидают, будут небольшие основанный на обсуждении в Разделе 3.) Отношение размера времени для поверхностного ответа (r), охватывает диапазон классификации импульсивных к ползанию, в то время как внутренний ответ (t2) располагается от импульсивного до транзитного.
Поверхностные амплитуды волны в Рис. 9 идентичны для каждого отношения глубины слоя (так как масштаб размера b/h является постоянным) и эквивалентным найденному для гомогенного океана. И экспериментальные и аналитические результаты в Рис. 9 демонстрируют это (A^!) max = L, QI2 для импульсивных движений, в то время как (Ni) max <x £0/Tl в ползающем режиме; предыдущие результаты указывают, что это поведение независимо от масштаба размера когда blh > 1. Теоретические и результаты эксперимента для внутренних амплитуд волны соглашаются хорошо. Кроме того, изменение (A/2) max/£o с t2 подобно той из поверхностных волн за исключением сокращения амплитуды фактором hjh, который, кажется, действителен даже для отношений размера времени, превышающих импульсивный режим. Это поведение разрешает баротропному и результатам baroclinic быть разрушенным в единственную кривую как показано в Рис. 10 для полного спектра Tj и t2 (когда масштаб размера удовлетворяет blh> 1). Слабая зависимость
| h:h2 (см) | Линейный Си Теории | Си данных | ||
| 5o <0 | Ко> 0 | |||
| 105 75:75 5:10 | • • | O D | ||
10"
V,
Рис. 9. Изменение (N^j/Jo с t, и (iV2) max/£o с t2 в x = b = 61 см для h = 15 см, e = 0.05. Твердая кривая представляет поверхностное вычисление волны (для всего hjh) использование линейной теории. Вертикальный разрез указывает на экспериментальные данные для поверхностных волн.
ЖУРНАЛ ФИЗИЧЕСКОЙ ОКЕАНОГРАФИИ
Том 10
\o ~
ioPe
10^
ДЖО "2 10'
T---- 1 я я я Мил
IOu 10
t--- 1 - я l t i 111----------- 1-- реакция-на-облучение-rrmr
10"
я l 11 привет- 1 - я - я я номер
b/h»я
Я "MJя ---- 1_ i>> я ii
-2
10"
Рис. 10. Теоретическое изменение (N), majI/£o с t, и [(M>) max/£ „] [/i//!,] с r2 в x = b. Расплющенная кривая указывает на асимптотические результаты для b/h> 1.
(сужение) транзитного режима с большими весами размера (b/h> 1) также обозначен в Рис. 10.
Дата добавления: 2015-11-30; просмотров: 22 | Нарушение авторских прав