브레이킹 웨이브

Breaking wave
급강하 브레이커
큰 파동파괴

유체역학에서 파단파 또는 파단파는 진폭이 임계 수준에 도달하여 대량의 파동 에너지가 난류 운동 에너지로 변환되는 파동입니다.이 시점에서 파동역학을 설명하는 단순한 물리적 모델은 무효가 되는 경우가 많으며, 특히 선형 행동을 가정하는 모델은 무효가 된다.

가장 일반적으로 친숙한 파도의 종류는 해안선에서의 수면 파동의 파단이다.파단이란 일반적으로 진폭이 파동의 꼭대기가 실제로 뒤집히는 지점에 도달하는 경우에 발생한다. 파단 수면파의 유형은 아래에서 더 자세히 설명된다.유체 역학에서 다른 어떤 효과도 "파괴파"라고 불리는데, 부분적으로는 수면파와 유사하다.기상학에서 대기중력파는 파고가 높이에 따라 전위온도가 낮아지는 영역을 만들어 대류불안정에 의한 에너지 소산을 초래할 때 깨지는 것으로 하며, 마찬가지로 로스비파는 전위 소용돌이 구배가 뒤집힐 때 깨지는[1] 것으로 한다.입자 속도가 파동의 위상 속도를 초과하는 플라즈마에서도 [2]파동이 발생합니다.플라즈마 물리학에서 또 다른 응용 분야는 진공으로의 플라즈마 팽창으로, 파동 파괴의 과정과 그에 따른 빠른 이온 피크의 발전은 Sack-Shamel 방정식으로 설명된다.

파도가 부서지는 해안과 같은 얕은 물의 암초나 지점을 차단기라고도 합니다.

종류들

파동 종류 분류
실험실 파도의 경사면 파단파(영화)
연안의 해저 경사면이 파도에 미치는 영향을 보여주는 애니메이션

수면파의 파단은 중간 해양을 포함하여 진폭이 충분한 모든 곳에서 발생할 수 있다.그러나 얕은 물 영역에서 파고가 증폭되기 때문에(군 속도가 낮기 때문에) 해변에서 특히 흔하다.'파도와 얕은 물'을 참조하십시오.

깨지는 파도는 기본적으로 네 가지 종류가 있다.그것들은 쏟아지고, 곤두박질치고, 무너지고,[3] 밀려오고 있다.

유출 차단기

해저의 경사가 완만하면 파도는 산세가 불안정해질 때까지 가파르게 되어 파도의 면으로 흰 물이 흘러내리게 됩니다.이것은 파도가 해안에 가까워질 때 계속되며 파도의 에너지는 하얀 물 속에서 천천히 소멸됩니다.이 때문에 흘리는 파도는 다른 파동보다 오래 부서져 비교적 잔잔한 파동을 만들어 낸다.육지의 바람 조건은 스필러를 더 쉽게 만든다.

급강하 브레이커

급락하는 파도는 암초나 모래톱과 같이 해저가 가파르거나 갑자기 깊이가 변할 때 발생합니다.파도의 꼭대기는 쏟아지는 파도보다 훨씬 더 가파르고, 수직이 되고, 그리고 나서 구부러져 파도의 기압골 위로 떨어지며, 상대적으로 격렬한 충격으로 대부분의 에너지를 한꺼번에 방출합니다.곤두박질치는 파장은 상당히 큰 파장을 흘리는 파장보다 더 많은 에너지로 부서집니다.그 파도는 입술 밑에 있는 공기를 가두어 압축할 수 있는데, 이것은 파도와 관련된 "파쇄" 소리를 만들어낸다.큰 파도와 함께, 이 충돌은 육지에 있는 해수욕객들이 느낄 수 있다.앞바다의 바람 조건은 폭락 가능성을 높일 수 있습니다.

급락하는 파도가 해변(또는 해저)과 평행하지 않으면 얕은 물에 도달하는 파도의 부분이 먼저 부서지고 파도의 파동 부분(또는 컬)이 파도의 표면을 가로질러 횡방향으로 이동한다.이것은 서퍼들에게 매우 인기 있는 "튜브"입니다(다른 용어들 중에서도 "배럴", "피트", "그린룸"이라고도 불립니다).서퍼는 종종 튜브가 닫히기 전에 앞쪽으로 쏘고 밖으로 나갈 수 있는 동안 가능한 한 깊게 튜브 안에 머무르려고 노력하면서 부서진 입술 근처 또는 아래에 머무르려고 합니다.해변과 평행하게 밀려드는 파도는 한 번에 전체 길이를 따라 부서질 수 있어 탈 수 없고 위험합니다.서퍼들은 이러한 파도를 "폐쇄"라고 부릅니다.

접다

무너지는 파도는 곤두박질치는 파도와 밀려오는 파도의 교차점으로, 볏이 완전히 부서지는 일은 없지만, 파도의 밑면은 점점 더 가파르고 무너져 거품이 생긴다.

쇄도

서지 브레이커는 장기, 낮은 급경사 파동 및/또는 가파른 해변 프로파일에서 비롯됩니다.그 결과 파도의 밑부분이 파도의 경사면을 따라 빠르게 이동하고 파도의 꼭대기가 사라집니다.파도의 전면과 꼭대기는 거품이나 거품이 거의 없는 비교적 매끄러운 상태로 유지되며, 그 결과 매우 좁은 파도 구역이 생기거나 파도가 전혀 부서지지 않습니다.파동에너지의 짧고 날카로운 버스트는 다음 파동이 도착하기 전에 스와시/백워시 사이클이 완료되어 Kemp의 위상차 값이 낮아진다는 것을 의미한다(< 0.5).밀려오는 파도는 반사적인 해변의 전형적인 상태입니다.더 가파른 해변에서는 파도의 에너지가 바닥에서 바다로 반사되어 파도를 일으킬 수 있습니다.

물리

Spilling breaker
유출 차단기
Plunging breaker
급강하 브레이커
Collapsing breaker
붕괴 브레이커
Surging breaker
서지 브레이커
실험실 실험의 사진 뒤에 그려진 다양한 파동 유형을 이리바렌 숫자의 값과 연관시킬 수 있습니다.

파단 중에 파정에서 변형(보통 팽대부)이 형성되는데, 그 중 어느 쪽을 "토우"라고 한다.기생 모세관파는 짧은 파장을 가지고 형성된다."토우" 위에 있는 사람들은 훨씬 더 긴 파장을 갖는 경향이 있습니다.그러나 이 이론은 선형이기 때문에 결코 완벽하지 않다.(파도와 관련하여) 몇 가지 비선형 운동 이론이 있었다.하나는 섭동법을 사용하여 설명을 3차까지 확장했고, 그 이후로 더 나은 해결책이 발견되었다.파형의 변형에 관해서는 경계 적분법이나 Bousinesq 모델과 유사한 방법이 작성되었다.

파단파에 존재하는 고주파 디테일이 파고 변형과 불안정성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.같은 이론이 이에 대해 확장되어 모세관파의 계곡이 소용돌이의 근원을 만든다고 말한다.파장 [4]약 7cm(3인치)까지의 파장은 표면장력(및 점도)이 중요하다고 알려져 있습니다.

그러나 이 모델들은 파도가 부서진 후 물에 무슨 일이 일어나는지 고려하지 못하기 때문에 결함이 있다.파단 후 소용돌이 형태와 파단을 통해 생성된 난류는 대부분 검색되지 않습니다.당연하게도 바다에서 예측 가능한 결과를 얻는 것은 어려울 수 있다.

파도의 끝이 뒤집히고 제트가 붕괴된 후, 그것은 매우 일관되고 정의된 수평 소용돌이를 생성합니다.급강하 차단기는 파도의 면 아래로 2차 소용돌이를 일으킨다.파도의 측면에 형성된 작은 수평 랜덤 에드는 아마도 깨지기 전에 물의 속도가 거의 2차원임을 암시합니다.이것은 깨지면 3차원이 된다.

파도의 앞쪽을 따라 있는 주 소용돌이는 표면의 에디가 더 점성이 강해져 부서진 후 파도의 내부로 빠르게 확산됩니다.이류와 분자 확산은 소용돌이를 늘리고 소용돌이를 재배포하며 난류를 형성하는데도 한몫한다.큰 소용돌이의 에너지는 이 방법에 의해 훨씬 더 작은 등방성 소용돌이로 전달됩니다.

깊은 물속과 해변에서 휴식 후 난류의 진화를 추론하기 위한 실험이 수행되었다.

「 」를 참조해 주세요.

  • Iribaren number : Dimensionless 파라미터
  • 파동 난류 – 열 평형에서 멀리 벗어난 비선형 파동 집합

레퍼런스

  1. ^ "AGU - American Geophysical Union". AGU.
  2. ^ https://crppwww.epfl.ch/~dual/P5_009.pdf[베어 URL PDF]
  3. ^ Sarpkaya, Turgut; Isaacson, Michael (1981). Mechanics of wave forces on offshore structures. Van Nostrand Reinhold. p. 277. ISBN 978-0-442-25402-5.
  4. ^ Lighthill, M. J. (1978). Waves in fluids. Cambridge University Press. pp. 223–225 & 232–235. ISBN 0-521-29233-6. OCLC 2966533.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 파도와 관련된 미디어가 있습니다.