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用波浪辐射动量应力分析波浪减水现象

2011-08-16张耀屹徐绩青许锡宾

关键词:方向

张耀屹,徐绩青,许锡宾

(重庆交通大学河海学院,重庆400074)

波浪辐射应力的概念是由Longuet-Higgins和Stewart提出的,他们在牛顿流体力学定理和速度沿水深均匀分布假定的基础上,将波浪辐射应力定义为由于波浪现象而产生的动量超通量[1];可见辐射应力只是一种通俗的称谓,它是被平均在水深上的力,并不能完全体现流场中流体具体某一点的应力。

雷诺输运方程表明:一个物质体系内某种流体广延量的增长率,等于体系在该时刻所占的那个空间区域中同一物理量的增长率加上单位时间内由区域边界流出的该物理量的总通量;进而雷诺输运方程导出的流体动量方程探索出:在空间的一个固定区域中,单位时间内流体总动量的增加,等于该时间内通过区域边界面进入区域的动量(包括由于流体进出该区域所携带的动量的净增量和由于表面力作用传递到区域内的动量),加上在外场力作用下引起的区域内流体动量的改变[2]。

通过对以上2组概念的对比,不难看出可以运用雷诺输运方程求出由于波浪现象而产生的动量超通量,进而表示出波浪的辐射应力张量。

1 辐射动量应力的产生

1.1 传统辐射应力张量的表达式及应用[3-5]

1.1.1 传统辐射应力张量的表达式

通常,辐射应力的张量表达式为:

式中:sxx表示作用在垂直于x轴平面的x方向的剩余动量流,称作辐射应力在x方向上的主分量;syy表示作用在垂直于y轴平面上的y方向的剩余动量流,称作辐射……

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