Притирка
В гидродинамике clapotis , (от французского «плеск воды») представляет собой неразрывную структуру стоячих волн вызванную, например, отражением бегущей цепочки поверхностных волн от почти вертикальной береговой линии, такой как волнолом , дамба или крутой утес. . [1] [2] [3] [4] Возникающая в результате клапотическая волна не распространяется горизонтально, а имеет фиксированный набор узлов и пучностей . [5] [6] Эти волны способствуют эрозии у основания стены. [7] и может нанести серьезный ущерб береговым сооружениям. [8] Этот термин был придуман в 1877 году французским математиком и физиком Жозефом Валентином Буссинеском, который назвал эти волны «le clapotis», что означает «притирание». [9] [10]
В идеализированном случае «полного клапоти», когда чисто монотонная приходящая волна полностью отражается перпендикулярно твердой вертикальной стене, [11] [12] высота стоячей волны в два раза превышает высоту приходящей волны на расстоянии половины длины волны от стены. [13] В этом случае круговые орбиты частиц воды в глубоководной волне преобразуются в чисто линейное движение с вертикальными скоростями в пучностях и горизонтальными скоростями в узлах. [14] Стоячие волны попеременно поднимаются и опускаются в зеркальном отражении, поскольку кинетическая энергия преобразуется в потенциальную , и наоборот. [15] В своем тексте 1907 года «Военно-морская архитектура » Сесил Пибоди описал это явление:
В любой момент профиль водной поверхности подобен профилю трохоидальной волны , но вместо того, чтобы казаться бегущим вправо или влево, он будет расти от горизонтальной поверхности, достигнет максимального развития, а затем выровняется до поверхности. снова горизонтален; тотчас же образуется другой волновой профиль, гребни которого там, где прежде были впадины, вырастут, уплощатся и т. д. Если сосредоточить внимание на определенном гребне, то будет видно, что он вырастает до наибольшей высоты, затухает и ему удается том же месте впадиной, а интервал времени между последовательными образованиями гребней в данном месте будет таким же, как и время существования одной из составляющих волн. [16]
Связанные явления
[ редактировать ]Настоящий клапотис встречается очень редко, поскольку глубина воды или обрывистость берега вряд ли полностью удовлетворят идеализированным требованиям. [15] В более реалистичном случае частичного клапоти, когда часть энергии приходящей волны рассеивается на берегу, [17] падающая волна отражается менее чем на 100%, [11] и только частичная стоячая волна образуется там, где движения частиц воды эллиптические. [18] Это также может произойти в море между двумя разными цугами волн почти одинаковой длины волны, движущимися в противоположных направлениях, но с неравными амплитудами. [19] При частичном клапоти огибающая волны содержит некоторое вертикальное движение в узлах. [19]
Когда цуг волн ударяется о стену под косым углом, цуг отраженных волн уходит под дополнительным углом, вызывая картину заштрихованных волн, интерференционную известную как clapotis gaufré («вафленый клапоти»). [8] В этой ситуации отдельные гребни, образующиеся на пересечении гребней цуга падающей и отраженной волн, движутся параллельно конструкции. Это волновое движение в сочетании с возникающими вихрями может разрушать материал с морского дна и переносить его вдоль стены, подрывая конструкцию до тех пор, пока она не выйдет из строя. [8]
Клапотические волны на поверхности моря также излучают инфразвуковые микробаромы в атмосферу , а сейсмические сигналы, называемые микросейсмами, передаются через дно океана к твердой Земле. [20]
Клапотис называют проклятием и удовольствием морского каякинга . [21]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «клапотис» . Словарь метеорологии . Американское метеорологическое общество . Проверено 27 ноября 2007 г.
- ^ «клапотис» . Словарь научных терминов . Университет Альберты . Архивировано из оригинала 27 октября 2007 г. Проверено 27 ноября 2007 г.
- ^ Ид, Б.М.; Земелл, С.Х. (1983). «Динамический анализ подвесного насоса в вертикальной скважине, соединенной с океаном». Канадский журнал гражданского строительства . 10 (3): 481–491. дои : 10.1139/l83-075 .
Система стоячих волн, возникающая в результате отражения последовательных волн от вертикальной стены (клапотиса)…
Ид, Бассем М.; Земелл, Шелдон Х. (1984). «Ошибка: динамический анализ подвесного насоса в вертикальной скважине, соединенной с океаном». Канадский журнал гражданского строительства . 11 : 137. дои : 10.1139/l84-025 . - ^ подготовлено Целевым комитетом по гидрологии, Руководство группы управления D Американского общества инженеров-строителей. (1996). Справочник по гидрологии . Нью-Йорк: ASCE. ISBN 978-0-7844-0138-5 .
Это упрощение предполагает, что перед стеной, где соединяются падающая и отраженная волны, образуется рисунок стоячей волны, называемый клапотисом.
- ^ Картер, Билл (1989). Прибрежная среда: введение в физические, экологические и культурные системы береговых линий . Бостон: Академическая пресса. п. 50. ISBN 978-0-12-161856-8 .
…если волна движется в прямо противоположном направлении, то может развиться стоячая или клапотическая волна.
- ^ Мацнер, Ричард А. (2001). Словарь геофизики, астрофизики и астрономии (PDF) . п. 81. Бибкод : 2001dgaa.book.....М . ISBN 978-0-8493-2891-6 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 июля 2007 г. Проверено 28 ноября 2007 г.
clapotis… обозначает полную стоячую волну — волну, которая не распространяется горизонтально, а имеет отдельные узлы и пучности.
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Пиво, Том (1997). Экологическая океанография . Бока-Ратон: CRC Press. п. 44. ИСБН 978-0-8493-8425-7 .
... энергия отраженных волн взаимодействовала с приходящими волнами, образуя стоячие волны, известные как клапотис, которые способствуют эрозии у основания стены.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Флеминг, Кристофер; Рив, Доминик; Чедвик, Эндрю (2004). Береговая инженерия: процессы, теория и практика проектирования . Лондон: Спон Пресс. п. 47. ИСБН 978-0-415-26841-7 .
Клапотис Гофре Когда падающая волна находится под углом α к нормали от вертикальной границы, то отраженная волна будет в направлении α на противоположной стороне нормали.
- ^ Иосс, Г. (2007). «Ж. Буссинеск и проблема стоячих волн на воде» (PDF) . Comptes Rendus Mécanique . 335 (9–10): 584–589. Бибкод : 2007CRMec.335..584I . дои : 10.1016/j.crme.2006.11.007 . Проверено 28 ноября 2007 г.
В этой короткой заметке мы представляем оригинальный вклад Буссинеска в нелинейную теорию двумерной задачи о стоячих гравитационных волнах на воде, которую он определил как «le clapotis».
- ^ Иосс, Г.; Плотников, П.И.; Толанд, Дж. Ф. (2005). «Стоячие волны в идеальной жидкости на бесконечной глубине под действием силы тяжести» (PDF) . Архив рациональной механики и анализа . 177 (3): 367–478. Бибкод : 2005ArRMA.177..367I . дои : 10.1007/s00205-005-0381-6 . S2CID 122413518 . Архивировано из оригинала (PDF) 22 февраля 2007 г. Проверено 29 ноября 2007 г.
Мы полагаем, что именно Буссинеск в 1877 г. первым занялся нелинейными стоячими волнами. На страницах 332–335 и 348–353 книги [7] он ссылается на «le clapotis», что означает стоячие волны, и его трактовка, включающая случаи конечной и бесконечной глубины, представляет собой нелинейную теорию, доведенную до второго порядка по амплитуде. .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Глоссарий Д.4.14» (pdf) . Рекомендации и спецификации для партнеров по картированию опасностей наводнений . Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям . Ноябрь 2004 г.
КЛАПОТИС Французский эквивалент типа СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ. В американском использовании это обычно связано с явлением стоячей волны, вызванным отражением необрушивающегося цуга волн от конструкции с вертикальной или почти вертикальной гранью. Полный клапоти – это тот, в котором падающая волна отражается на 100 процентов; частичный клапотис – это тот, у которого отражение составляет менее 100 процентов.
- ^ Мэй, С.; Паслер, К.; Циммерманн, К. (2004). «Волны и состояние моря на побережьях и прибрежных структурах с атласом состояния моря немецкого побережья Северного моря: 2. Трансформация состояния моря» (PDF) . Университет Ганновера . Проверено 2 декабря 2007 г.
Типичный крайний случай отражения происходит от твердой вертикальной стены. (Типичный случай экстремального отражения происходит на твердой вертикальной стене.)
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Младший, Бен Х. Наннелли (2007). Строительство морских и морских сооружений, третье издание . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 31. ISBN 978-0-8493-3052-0 .
Волны, ударяющиеся о вертикальную стенку кессона или о борт баржи, полностью отражаются, образуя стоячую волну или клапоти, почти в два раза превышающую значительную высоту волны , на расстоянии от стенки в половину длины волны.
- ^ ван Ос, Магчиел (2002). «4.2 Давление, вызванное необрушивающимися волнами» . Модель буруна для береговых сооружений: вероятность воздействия волн на вертикальные стенки . Технический университет Делфта , подразделение гидравлического и морского машиностроения. стр. 4–33 . Проверено 28 ноября 2007 г.
Это явление еще называют «Клапотис», а круговые орбиты движения частиц выродились в прямые линии. Это приводит к появлению только вертикальных скоростей в пучностях и горизонтальных скоростей в узлах.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Вудрофф, компакт-диск (2003). Берега: форма, процесс и эволюция . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 174. ИСБН 978-0-521-01183-9 .
Стоячая волна будет поочередно подниматься и схлопываться, поскольку кинетическая энергия преобразуется в потенциальную и обратно.
- ^ Пибоди, Сесил Хобарт (1904). Военно-морская архитектура . Нью-Йорк: Дж. Уайли и сыновья. п. 287 .
Это действие наиболее отчетливо видно там, где волна отражается от вертикальной дамбы и называется клапотисом.
- ^ Хираяма, К. (2001). «Численное моделирование нелинейных частичных стоячих волн с использованием модели Буссинеска с новой границей отражения». Отчет Научно-исследовательского института портов и аэропортов . 40 (4): 3–48.
Однако волны перед настоящими дамбами и волнорезами гавани представляют собой скорее частичные стоячие волны, так что некоторая энергия падающих волн рассеивается…
- ^ Лео Х. Холтуйсен (2007). Волны в океанических и прибрежных водах . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 224. ИСБН 978-0-521-86028-4 .
Частично стоячая волна из-за (частичного) отражения падающей волны от препятствия. Эллипсы представляют собой траектории движения частиц воды за один волновой период.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Сильвестр, Ричард (1997). Береговая стабилизация . Всемирная научная издательская компания. ISBN 978-981-02-3154-5 .
Если одна из противоположных прогрессивных волн будет меньше по высоте, чем другая, как при частичном отражении от стены, результирующие узлы и пучности будут расположены в одном и том же положении, но орбиты частиц воды не будут носить прямолинейный характер.
[ нужна страница ] - ^ Табулевич В.Н.; Пономарев Е.А.; Сорокин, А.Г.; Дреннова Н.Н. (2001). «Стоячие морские волны, микросейсмы и инфразвук» . Изв. Акад. Наук, Физ. Атмосфера. Океана . 37 : 235–244. Архивировано из оригинала 3 марта 2016 г. Проверено 28 ноября 2007 г.
При этом происходит интерференция разнонаправленных волн, образующая стоячие волны воды, или так называемые клапотисы.… Для исследования и локализации этих волн предлагается использовать присущие им свойства оказывать («накачивать») переменное давление на дно океана, вызывающее микросейсмические колебания, и излучение инфразвука в атмосферу.
- ^ «Клапотис» . 2010. Архивировано из оригинала 3 апреля 2017 года . Проверено 2 апреля 2017 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Буссинеск, Ж. (1872). «Теория периодических волн жидкости». Мемуары, представленные различными учёными в Академии наук . 20 :509–616.
- Буссинеск, Ж. (1877). «Очерк теории проточной воды». Мемуары, представленные различными учёными в Академии наук . 23 (1): 1–660.
- Хайрс, Г. (1960). «Изучение притирки» . Белый Уголь . 15 (2): 153–63. дои : 10.1051/lhb/1960032 .
- Лемеоте, Б.; Коллинз, Дж.И. (1961). Клапотис и отражение волн: применение к проектированию вертикальных волноломов . Факультет гражданского строительства Королевского университета в Кингстоне, Онтарио.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Вилли Уотер (11 марта 2010 г.). «Волновое действие Клапотиса» (Видео). Архивировано из оригинала 12 декабря 2021 г. – на YouTube .
