Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Входящая волна (красная), отраженная от стены, создает исходящую волну (синюю), обе накладываются друг на друга, что приводит к клапотису (черный).

В гидродинамике clapotis (от французского «плеск воды») - это непрекращающийся рисунок стоячей волны , вызванный, например, отражением бегущей волны поверхностных волн от почти вертикальной береговой линии, такой как волнолом , морская дамба или крутой обрыв. . [1] [2] [3] [4] Результирующая клапотическая волна не распространяется горизонтально, а имеет фиксированный узор из узлов и пучностей . [5] [6] Эти волны способствуют эрозии на носке стены, [7]и может нанести серьезный ущерб береговым сооружениям. [8] Термин был введен в обращение в 1877 году французским математиком и физиком Жозефом Валентином Буссинеском, который назвал эти волны «le clapotis», что означает «притирка». [9] [10]

В идеализированном случае «полного clapotis», когда чисто монотонная приходящая волна полностью отражается нормально к твердой вертикальной стене, [11] [12] высота стоячей волны в два раза больше высоты приходящих волн на расстоянии одной 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 отображении, поскольку кинетическая энергия преобразуется в потенциальную., наоборот. [15] В 1907 тексте, Корабельная архитектура , Cecil Пибоди описал это явление:

В любой момент профиль водной поверхности подобен трохоидальной волне , но профиль вместо того, чтобы казаться бегущим вправо или влево, вырастет из горизонтальной поверхности, достигнет максимального развития, а затем сгладится до поверхности. снова горизонтально; сразу же сформируется другой профиль волны с гребнями там, где раньше были впадины, он будет расти и сглаживаться и т. д. Если внимание сконцентрировать на определенном гребне, будет видно, что он вырастает до максимальной высоты, угасает и преуспевает в том же месте впадиной, и интервал времени между последовательными образованиями гребней в данном месте будет таким же, как время одной из составляющих волн. [16]

Связанные явления [ править ]

Настоящий клапотис встречается очень редко, потому что глубина воды или крутизна берега вряд ли полностью удовлетворят идеализированным требованиям. [15] В более реалистичном случае частичного клапотиса, когда часть энергии приходящей волны рассеивается на берегу, [17] падающая волна отражается менее чем на 100%, [11] и только частичная стоячая волна формируется там, где движения частиц воды эллиптические. [18] Это также может происходить в море между двумя различными волновыми последовательностями примерно одинаковой длины волны, движущимися в противоположных направлениях, но с разными амплитудами. [19] В частичном клапотисе огибающая волны содержит некоторые вертикальные движения в узлах. [19]

Когда волновой цуг ударяется о стену под косым углом, отраженный волновой цуг уходит под дополнительным углом, вызывая заштрихованный волновой интерференционный узор, известный как clapotis gaufré («вафельный клапотис»). [8] В этой ситуации отдельные гребни, образованные на пересечении гребней падающей и отраженной волн, движутся параллельно конструкции. Это волновое движение в сочетании с возникающими вихрями может размывать материал с морского дна и переносить его вдоль стены, подрывая конструкцию до тех пор, пока она не разрушится. [8]

Клапотические волны на поверхности моря также излучают в атмосферу инфразвуковые микробаромы и сейсмические сигналы, называемые микросейсмами, передаваемые через дно океана на твердую Землю. [20]

Клапотис называют отравой и удовольствием от морского каякинга . [21]

См. Также [ править ]

  • Разбойная волна
  • Seiche

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Клапотис" . Глоссарий метеорологии . Американское метеорологическое общество . Проверено 27 ноября 2007 .
  2. ^ "Клапотис" . Глоссарий научных терминов . Университет Альберты . Проверено 27 ноября 2007 .
  3. ^ Ид, BM; Земелл, Ш. (1983). «Динамический анализ подвесного насоса в вертикальном колодце, соединенном с океаном». Канадский журнал гражданского строительства . 10 (3): 481–491. DOI : 10.1139 / l83-075 . Система стоячих волн, возникающая в результате отражения последовательности прогрессивных волн от вертикальной стены (клапотис)…Eid, Bassem M .; Земелл, Шелдон Х. (1984). «Ошибка: динамический анализ подвешенного насоса в вертикальном колодце, соединенном с океаном». Канадский журнал гражданского строительства . 11 : 137. DOI : 10,1139 / l84-025 .
  4. ^ подготовлено Целевым комитетом по гидрологическому справочнику группы управления D Американского общества инженеров-строителей. (1996). Справочник по гидрологии . Нью-Йорк: ASCE. ISBN 978-0-7844-0138-5. Это упрощение предполагает, что образец стоячей волны, называемый clapotis, формируется перед стеной, где объединяются падающие и отраженные волны.
  5. ^ Картер, Билл (1989). Прибрежная среда: введение в физические, экологические и культурные системы береговой линии . Бостон: Academic Press. п. 50. ISBN 978-0-12-161856-8. … Если волна распространяется в прямо противоположном направлении, то может развиться стоячая или клапотическая волна.
  6. ^ Мацнер, Ричард А. (2001). Словарь по геофизике, астрофизике и астрономии (PDF) . Словарь по геофизике . п. 81. Bibcode : 2001dgaa.book ..... M . ISBN  978-0-8493-2891-6. Архивировано из оригинального (PDF) 22 июля 2007 года . Проверено 28 ноября 2007 . clapotis… обозначает полную стоячую волну - волну, которая не движется горизонтально, а вместо этого имеет отдельные узлы и пучности.
  7. ^ Пиво, Том (1997). Экологическая океанография . Бока-Ратон: CRC Press. п. 44. ISBN 978-0-8493-8425-7. ... энергия отраженной волны взаимодействовала с приходящими волнами, создавая стоячие волны, известные как clapotis, которые способствуют эрозии на носке стены.
  8. ^ a b c Флеминг, Кристофер; Рив, Доминик; Чедвик, Эндрю (2004). Береговая инженерия: процессы, теория и практика проектирования . Лондон: Spon Press. п. 47. ISBN 978-0-415-26841-7. Clapotis Gaufre. Когда падающая волна находится под углом α к нормали от вертикальной границы, тогда отраженная волна будет в направлении α на противоположной стороне от нормали.
  9. ^ Iooss, G. (2007). «Ж. Буссинеск и проблема стоячих волн на воде» (PDF) . Comptes Rendus Mécanique . 335 (9–10): 584–589. Bibcode : 2007CRMec.335..584I . DOI : 10.1016 / j.crme.2006.11.007 . Проверено 28 ноября 2007 . В этой короткой заметке мы представляем первоначальный вклад Буссинеска в нелинейную теорию двумерной задачи о стоячей гравитационной воде, которую он определил как «le clapotis».
  10. ^ Iooss, G .; Плотников П.И.; Толанд, Дж. Ф. (2005). «Стоячие волны на бесконечно глубокой идеальной жидкости под действием силы тяжести» (PDF) . Архив рациональной механики и анализа . 177 (3): 367–478. Bibcode : 2005ArRMA.177..367I . DOI : 10.1007 / s00205-005-0381-6 . Архивировано из оригинального (PDF) 22 февраля 2007 года . Проверено 29 ноября 2007 . Мы полагаем, что Буссинеск в 1877 году первым столкнулся с нелинейными стоячими волнами. На страницах 332–335 и 348–353 в [7] он ссылается на «le clapotis», что означает стоячие волны, и его трактовка, включающая случаи конечной и бесконечной глубины, представляет собой нелинейную теорию второго порядка по амплитуде. .
  11. ^ a b «Глоссарий D.4.14» (pdf) . Руководящие принципы и спецификации для партнеров по картированию опасностей наводнений . Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям . Ноябрь 2004 г. CLAPOTIS Французский эквивалент типа СТОЯЩЕЙ ВОЛНЫ. В американском употреблении это обычно связано с явлением стоячей волны, вызванным отражением цуга неразрывных волн от конструкции с вертикальной или почти вертикальной поверхностью. Полный clapotis - это волна со 100-процентным отражением падающей волны; частичный clapotis - это тот, у которого отражение менее 100%.
  12. ^ Mai, S .; Paesler, C .; Циммерманн, К. (2004). "Wellen und Seegang an Küsten und Küstenbauwerken mit Seegangsatlas der Deutschen Nordseeküste: 2. Seegangtransformation (Волны и состояние моря на побережьях и прибрежных структурах с атласом состояния моря на немецком побережье Северного моря: 2. Преобразование состояния моря)" (PDF) . Universität Hannover . Проверено 2 декабря 2007 . Ein typischer extremer Fall von Reflektion tritt an einer starren senkrechten Wand auf. (Типичный случай сильного отражения происходит от жесткой вертикальной стены.) Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  13. ^ 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 борт баржи, полностью отражаются, образуя стоячую волну или клапотис, почти вдвое превышающую значительную высоту волны , на расстоянии от стенки в половину длины волны.
  14. ^ Ван Ос, Magchiel (2002). «4.2 Давления от непрекращающихся волн» . Модель разрушителя для береговых сооружений: вероятность воздействия волн на вертикальные стены . Technische Universiteit Delft , подразделение гидравлического и морского инжиниринга. С. 4–33 . Проверено 28 ноября 2007 . Это явление также называют «Клапотисом», и круговые орбиты движения частиц выродились в прямые линии. Это приводит только к вертикальным скоростям в пучностях и горизонтальным скоростям в узлах.
  15. ^ a b Вудрофф, CD (2003). Побережья: форма, процесс и эволюция . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 174. ISBN 978-0-521-01183-9. Стоячая волна будет попеременно подниматься и схлопываться, поскольку кинетическая энергия преобразуется в потенциальную и обратно.
  16. ^ Пибоди, Сесил Хобарт (1904). Морская архитектура . Нью-Йорк: J. Wiley & Sons. п. 287 . Это действие наиболее отчетливо видно там, где волна отражается от вертикальной морской стены, и называется clapotis.
  17. Перейти ↑ Hirayama, K. (2001). «Численное моделирование нелинейных частичных стоячих волн с использованием модели Буссинеска с новой границей отражения». Отчет Исследовательского института портов и аэропортов . 40 (4): 3–48. Однако волны перед настоящими морскими дамбами и волнорезами представляют собой скорее частичные стоячие волны, так что некоторая энергия падающих волн рассеивается ...
  18. ^ Leo H. Holthuijsen (2007). Волны в океанических и прибрежных водах . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 224. ISBN 978-0-521-86028-4. Частично стоячая волна из-за (частичного) отражения падающей волны от препятствия. Эллипсы - это траектории движения частиц воды за один период волны.
  19. ^ a b Сильвестр, Ричард (1997). Прибрежная стабилизация . Мировая научная издательская компания. ISBN 978-981-02-3154-5. Если одна из противостоящих 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 прямолинейными по своему характеру.[ требуется страница ]
  20. ^ Табулевич, ВН; Пономарев Е.А.; Сорокин, АГ; Дреннова, Н.Н. (2001). «Стоячие морские волны, микросейсмы и инфразвук» . Изв. Акад. Наук, Физ. Атмос. Океана . 37 : 235–244. Архивировано из оригинала на 2016-03-03 . Проверено 28 ноября 2007 . В этом процессе возникает интерференция разнонаправленных волн, которая образует стоячие волны на воде, или так называемые clapotis.… Чтобы исследовать и локализовать эти волны, предлагается использовать присущие им свойства для создания («накачки») различных давление на дно океана, которое генерирует микросейсмические колебания, и излучение инфразвука в атмосферу.
  21. ^ "Клапотис" . 2010 . Проверено 2 апреля 2017 года .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Буссинеск Дж. (1872 г.). "Теория периодических жидкостей". Mémoires Présentés Par Divers Savants à l'Académie des Sciences . 20 : 509–616.
  • Буссинеск, Дж. (1877). "Essai sur la théorie des eaux courantes". Mémoires Présentés Par Divers Savants à l'Académie des Sciences . 23 (1): 1–660.
  • Хайрес, Г. (1960). «Этюд дю клапотис» . La Houille Blanche . 15 (2): 153–63. DOI : 10.1051 / LHB / 1960032 .
  • Leméhauté, B .; Коллинз, JI (1961). Клапотис и отражение волн: приложение к дизайну вертикального волнолома . Отделение гражданского строительства Королевского университета в Кингстоне, Онтарио.

Внешние ссылки [ править ]

  • Вилли Уотер (11 марта 2010 г.). "Clapotis Wave Action" (видео) - через YouTube .