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孤立波

/solitary wave/
条目作者董胜李华军
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董胜

李华军

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最后更新 2024-04-23
浏览 190
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在传播过程中波形保持不变、波面全部在静水面以上的推移波。

英文名称
solitary wave
所属学科
海洋学

1834年,苏格兰土木工程师J.S.拉塞尔(John Scott Russell,1808~1882)首先在试验中观察到孤立波的存在,并进行了研究,其后经法国物理学家J.V.布西内斯克(Joseph Valentin Boussinesq,1842~1929)、第三代瑞利男爵J.斯特拉特(John Strutt, 3rd Baron Rayleigh,1842~1919)及麦考文(McCowan)等人研究,获得了有关孤立波理论的一些重要成果。1949年,W.H.芒克(Walter Heinrich Munk,1971~2019)对前人的研究成果进行了系统的总结。又有学者对孤立波的数学处理作了详细论述并提出了不同阶次的高阶近似解。孤立波是一种推移波,水质点只朝波浪传播方向运动而不向后运动,其绝大部分能量都集中在波峰附近(波高与水深之比为0.4时,90%能量集中于波峰前后1.7倍水深范围)。在近岸地区,对于波长大于6倍水深的浅水波列,可近似地作孤立波来对待。当海浪进入浅水区后,波峰变得越来越陡,波谷变得越来越平坦,最后,波长逐渐接近于无穷大,于是可以把这种波浪当作一系列的单个孤立波(图1、图2)。实际上,孤立波的波形与近岸浅水区的波浪很相似,又由于它比较简单,所以在近岸区的研究工作,特别是在波浪破碎、近岸泥沙运动等的研究过程中,孤立波得到了广泛应用。

图1 海滩的孤立波破裂图1 海滩的孤立波破裂

图2 大型孤立波图2 大型孤立波

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