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波群

2020-04-09 21:00

两个具有相同振幅、波向,但波长、周期有微小差别的线性波叠加形成的合成波。波群的最大振幅为原组成波的2倍,整个波群以群速传播,如图所示。波群的波面方程可表示为

式中,ωi=kiCi=2π/Ti,ki=2π/Li,ω2 i=gkith(kid),i=1、2;ki、ωi、εi分别为组成波的波数、圆频率和相位角;Ti、Li、Ci分别为组成波的周期、波长、波速;d为水深。式中的等号右边第二个乘子表示波要素与组成波近似相等的波列,其波长L+=2L1L2/(L1+L2)。等式右边第一个乘子为振幅,它随x、t在0~2a之间缓慢变化,是波群的包络线,也称波包(图中虚线),它的最大值为2a。如L2>L1,它的波数和频率分别为

,波长和周期分别为Lg=2L1L2/(L2-L1)和Tg=2T1T2/(T2-T1),其传播速度称为波群速度

。对于深水波,kd>>1,Cg=C/2;对于极浅水波,kd<<1,Cg=C。由于

,故在波群的一个波长(Lg)内包含大量振幅为0~2a、波长为L+的个别波。天然水域中的不规则波虽然外观上大小波参差不齐随机出现,但常有若干大波相继成群出现,它对海工建筑物及船舶危害很大,越来越引起人们的重视。

波群示意图

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