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波浪反射

2020-04-09 21:00

波浪传播过程中遇到障碍物时,从物体的边界上产生反射的现象。入射波与反射波叠加改变了原波动场的水质点运动状态和波面形态,也改变了波压力的分布。

二维前进波与全反射边界正向相遇产生波高,波长相等、传播方向相反的反射波,两者叠加形成立波;若与部分反射边界正向相遇产生波长相同、波高衰减、传播方向相反的反射波,两者叠加形成部分立波(见图)。微幅波理论的部分立波的流速势函数(φ)为

部分立波示意图

式中,α1=(A+B)/2a;α2=(A-B)/2a;A为距反射边界L/2处波腹点的振幅;B为距反射边界L/4处波节点的振幅;a、k、ω分别为入射波的振幅、波数和波圆频率;d为水深;L为波长。

反射波的波高HR=RH。式中,H为入射波波高,H=2a;R为障碍物边界的反射率,表征波浪反射的程度,R=(A-B)/(A+B),1>R>0。当R=1为全反射边界;当1>R>0为部分反射边界;当R=0为无反射边界或波能全吸收边界。

波面包络线(η)是两条振幅为(A+B)/2的正弦曲线。

二维前进波与反射边界斜交时成正三维波。若边界形状和反射率是任意而不规则的,则从边界上反射出来的散射波十分复杂。但若边界形状及各段的反射率已确定,则可根据数学物理方程的单层势函数理论采用数值计算的方法求得反射后波动场上任意点的流速势函数和波高值。

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