海洋科学课件-小振幅重力波.pptVIP

小振幅重力波 (Gravity wave of small Amplitude) 一、波形传播与水质点的运动(Wave form propagation and the motion of water particles) 1. 波剖面方程(equation of wave profile)： 波数(wave number); 频率(wave frequency); 频散关系(dispersion relation)： 深水波速(deep-water wave speed)： 浅水波速(shallow-water wave speed):??? 3. 水质点运动?(motion of water particles) 运动轨迹为圆(浅水为椭圆)? 在波峰处有正的最大水平速度，波谷处负的最大水平速度，铅直速度为零。 ??? 在平均水面上的水质点，水平速度为零，铅直速度最大。 ? 水质点运动与波形传播(propagation)? 二、波动能量(Wave energy)? 1、势能(potential energy)：??? 单位截面铅直水柱内的势能： ??? 沿波峰线单位宽度一个波长内的势能 2、动能(kinetic energy) 波峰线方向单位宽度，自表至波动消失，一个波长所具有的动能。 3、总能量(total energy)： 4、能通量(flux of wave energy)： 三、波动叠加(wave composing) 1、驻波(standing wave)：??? 两列振幅、周期、波长相等，传播方向相反的正弦波叠加。(They are progressive waves reflected back on themselves and appear as an alternation between a trough and a crest at a fixed position.) 正弦波的叠加 波腹(antinodes)：波面具有最大的升降； 波节(nodes)：无升降；波形不传播，故称驻波。 动画 水质点运动速度： 动画 波节处只有水质点的水平运动分量u，流向波面升高的一侧；波腹处只有铅直分量w，与波面升降方向相同；波面上其他各点 u、 w都存在。 格状波 2、波群(wave group)： 两列振幅、周期、波长相近，传播方向相同的正弦波叠加。 合成后波动以振幅(wave amplitude) 波速(wave speed) 传播方向为+X方向。 波群 振幅变化的速度：群速(group speed-----The speed at which wave energy is transported away from its source ) 变化周期(wave period) 群速(group speed)： 它不断地随时间与地点而周期地变化着，变幅在0～2a之间。 第三节 　有限振幅波 (Wave of Finite Amplitude) 一、有限重力波(gravity wave of finite amplitude) ??? 相对于小振幅波而言，有限振幅波有较大振幅。与实际海浪的形状更接近。如Stokes 波，摆线波、孤立波等。1、波面(wave surface)：对于横轴不对称，水质点振动中心高于平均水面。2、波速(wave speed)：与波长有关，还与波高有关。当波陡愈大时，波速也愈大。??? 近似公式：  当δ很小时，蜕变为小振幅波速的形式。 3、水质点运动轨迹(water-particle orbits)： ??? 接近为圆，但在一个周期内不封闭。有净位移，此水平位移称“波流”。波流可解释物质输运现象。对海流、波浪成长及泥沙输运有一定影响。4、能量(energy)： 动能(kinetic energy)势能(potential energy) 5、波浪破碎 (wave breaking)： 波陡(wave steepness)达一定限度，波峰就会破碎。 第四节 海洋内波(Internal Wave) 研究意义：能量传递、混合等；海洋生物生长；声波传输；潜艇航行和停留等。一、界面内波(Interface internal wave)： （密度不同两层海水界面处）1、波速(wave speed)： 具有相同波长(wavelength)的界面波(interface wave)与表面波(surface wave)波速比为1/20。