The role of Lagrangian drift in the geometry, kinematics and dynamics of surface waves
The role of Lagrangian drift in the geometry, kinematics and dynamics of surface waves
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拉格朗日漂移在表面波几何、运动学和动力学中的作用
DOI：
10.1017/jfm.2022.1036
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发表时间：
2023
影响因子：
3.7
通讯作者：
Smeltzer, Benjamin K.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pizzo, Nick;Lenain, Luc;Rømcke, Olav;Ellingsen, Simen Å.;Smeltzer, Benjamin K.
研究了拉格朗日平均流或漂移在调节旋转和无旋深水表面重力波的几何形状、运动学和动力学中的作用。在拉格朗日参考系中导出了任意垂直剪切稳定拉格朗日平均流上的永久行波的一般理论，并将其映射到欧拉参考系。由于粒子标记自由度，拉格朗日观点提供了巨大的灵活性，并使我们能够揭示关键的物理波行为如何从流体涡量的运动学约束中产生，尤其是对无旋有限振幅波的相速度的非线性校正、欧拉框架中的自由表面几何形状和速度，以及拉格朗日漂移和本杰明-菲尔不稳定性之间的联系。为了补充和说明我们的理论，一个小型实验室实验展示了专门定制的剪切平均流如何几乎完全减弱本杰明-菲尔不稳定性，与理论定性一致。讨论了这些结果在遥感和海浪建模问题中的应用。我们为一个长期存在的问题提供了答案：基于观察电流引起的波色散变化的遥感技术将测量拉格朗日平均电流，而不是欧拉平均电流。
The role of the Lagrangian mean flow, or drift, in modulating the geometry, kinematics and dynamics of rotational and irrotational deep-water surface gravity waves is examined. A general theory for permanent progressive waves on an arbitrary vertically sheared steady Lagrangian mean flow is derived in the Lagrangian reference frame and mapped to the Eulerian frame. A Lagrangian viewpoint offers tremendous flexibility due to the particle labelling freedom and allows us to reveal how key physical wave behaviour arises from a kinematic constraint on the vorticity of the fluid, inter alia the nonlinear correction to the phase speed of irrotational finite amplitude waves, the free surface geometry and velocity in the Eulerian frame, and the connection between the Lagrangian drift and the Benjamin–Feir instability. To complement and illustrate our theory, a small laboratory experiment demonstrates how a specially tailored sheared mean flow can almost completely attenuate the Benjamin–Feir instability, in qualitative agreement with the theory. The application of these results to problems in remote sensing and ocean wave modelling is discussed. We provide an answer to a long-standing question: remote sensing techniques based on observing current-induced shifts in the wave dispersion will measure the Lagrangian, not the Eulerian, mean current.
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DOI：
10.1002/2017jc012994
发表时间：
2017
期刊：
arXiv: Fluid Dynamics
影响因子：
--
作者：
S. Ellingsen;Yan Li
通讯作者：
Yan Li
影响因子：
3.7
作者：
Jooss, Yannick;Li, Leon;Hearst, R. Jason
通讯作者：
Hearst, R. Jason
恒涡流表面重力波色散与调制不稳定性实验研究
影响因子：
3.7
作者：
James N. Steer;A. Borthwick;D. Stagonas;E. Buldakov;T. V. D. Bremer
通讯作者：
T. V. D. Bremer
影响因子：
3.7
作者：
V. Shrira
通讯作者：
V. Shrira
高频雷达可以测量波引起的斯托克斯漂移吗？
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
作者：
C. Chavanne
通讯作者：
C. Chavanne