Mô hình tính sóng vùng ven bờ ( ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương 3

Ứng suất bức xạ sóng và các quá trình do sóng sinh ra ở vùng ven bờ3.1. Các thành phần ứng suất bức xạ sóng 3.1.1. Sóng vuông góc với bờ Các sóng mặt sản sinh động lượng M theo hướng lan truyền sóng. Đại lượng này xác định bằng:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình tính sóng vùng ven bờ ( ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương 3 Ch¬ng 3 øng suÊt bøc x¹ sãng vµ c¸c qu¸ tr×nh do sãng sinh ra ë vïng ven bê3.1. C¸c thµnh phÇn øng suÊt bøc x¹ sãng 3.1.1. Sãng vu«ng gãc víi bê C¸c sãng mÆt s¶n sinh ®éng lîng M theo híng lan truyÒn sãng. §¹i lîng nµy x¸c®Þnh b»ng: 2 2 E 12 1 1 a  coth kd  H 2 coth kd  gH 2 M coth kd  (3.1) T gT C 2 8 8Trong ®ã:  - mËt ®é níc, H - ®é cao sãng, a = H/2 - biªn ®é sãng, T - chu kú sãng,  =2/T - tÇn sè sãng, k = 2/L - sè sãng, L - ®é dµi sãng, d - ®é s©u, E - n¨ng lîng trungb×nh trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt. Khi sãng ®ang lan truyÒn bÞ chÆn l¹i bëi vËt c¶n nh ®ª ch¾n sãng, sÏ x¶y ra ph¶n x¹t¹i mÆt vËt c¶n vµ nh vËy híng ®éng lîng bÞ thay ®æi. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ sãng t¹o ramét lùc thuû ®éng cã ®é lín b»ng suÊt biÕn ®æi ®éng lîng. Lùc nµy liªn quan ®Õn øngsuÊt gäi lµ øng suÊt bøc x¹, c¸c øng suÊt nµy t¬ng ®¬ng víi dßng ®éng lîng vÒ híngvµ x¸c ®Þnh b»ng dßng ®éng lîng d do chuyÓn ®éng sãng t¹o nªn. MÆc dï trong thùc tÕ mäi chÊt láng ®Òu nhít vµ nÐn ®îc, nhng trong nhiÒu trênghîp sè h¹ng nhít cã thÓ bá qua so víi sè h¹ng ¸p suÊt vµ gia tèc. Trêng hîp nµy ta cãchuyÓn ®éng kh«ng nhít, kh«ng xo¸y vµ gäi lµ chuyÓn ®éng thÕ. Gi¶ thiÕt sãng lantruyÒn theo híng x, dßng thÕ ®èi víi chuyÓn ®éng sãng cã thÓ m« t¶ b»ng ph¬ng tr×nhEuler. Lóc ®ã, c©n b»ng ®éng lîng theo híng lan truyÒn sãng x lµ:  ( U )  ( UU )  ( UV )  ( UW ) P     (3.2) t x y z xTrong ®ã: U, V, W lµ nh÷ng vËn tèc tøc thêi theo híng x (vu«ng gãc víi bê), y (song songbê) vµ z (th¼ng ®øng). Ph¬ng tr×nh (3.2) cã thÓ viÕt l¹i nh sau:  ( U )  ( P  UU )  ( UV )  ( UW )   Fx .    t x y z Nh÷ng thµnh phÇn bªn vÕ ph¶i ph¬ng tr×nh (3.2) cã thÓ xem nh lùc hiÖu qu¶ t¸c®éng lªn thÓ tÝch chÊt láng cã c¸c c¹nh x, y, z, lùc nµy s¶n sinh sù thay ®æi ®énglîng côc bé theo thêi gian cña thÓ tÝch ®ang xÐt. Gi¶ thiÕt ®é s©u níc kh«ng ®æi, tÝchph©n nh÷ng thµnh phÇn ph¬ng tr×nh (3.2) theo chu kú sãng T vµ theo toµn bé ®é s©u (-d®Õn ) vµ trõ ®i ¸p suÊt chÊt láng thuû tÜnh khi kh«ng cã sãng, cã thÓ nhËn ®îc c¸c lùchíng ngang, trung b×nh thêi gian trªn bÒ réng ®¬n vÞ: T  1   ( P  UU )dzdt   P0 dz (3.3) S XX  T 0 d d 55 T 1   ( UV )dzdt (3.4) S XY  T 0 dTrong ®ã: P0 - ¸p suÊt thuû tÜnh cña chÊt láng t¹i ®é s©u z. V× sãng lan truyÒn vu«ng gãc víi bê (V = 0) ta cã SXY = 0. H×nh 3.1 ø ng suÊt bøc x¹ sãng T¬ng tù ®èi víi híng y cho ta: T  1  ( P  VV )dzdt   P0 dz . S YY  (3.5)  T 0 d d Nh÷ng lùc biÓu thÞ b»ng ph¬ng tr×nh (3.3-3.5) gäi lµ øng suÊt bøc x¹, vµ lµ nh÷nglùc trªn bÒ réng ®¬n vÞ (N/m). Cã thÓ liªn hÖ c¸c øng suÊt bøc x¹ nµy víi c¸c tham sèsãng b»ng c¸ch lÊy tÝch ph©n. Sö dông c¸c biÓu thøc cña lý thuyÕt sãng tuyÕn tÝnh ta cã: 1 S XX  (2n  1 / 2) gH 2  (2n  1 / 2) E (3.6) 8 1 S YY  (n  1 / 2) gH 2  (n  1 / 2) E (3.7) 8 S XY  0 (3.8)Trong ®ã: n = Cg/C- tû lÖ tèc ®é nhãm vµ tèc ®é pha, H - ®é cao sãng, E - mËt ®é n¨ngl ...