Kırılma dalgası - Breaking wave

Dalma kırıcı
Büyük dalga kırılması

İçinde akışkan dinamiği, bir kırılma dalgası veya kırıcı bir dalga kimin genlik büyük miktarlarda dalga enerjisinin dönüştürülmesine neden olan bazı süreçlerin aniden oluşmaya başlayabileceği kritik bir seviyeye ulaşır. çalkantılı kinetik enerji. Bu noktada, dalga dinamiklerini tanımlayan basit fiziksel modeller, özellikle doğrusal davranış.

En genel bilinen türden kırılma dalgası, su yüzeyi dalgaları bir sahil şeridinde. Dalga kırılması genellikle genliğin dalganın tepesinin gerçekte ters çevirdiği noktaya ulaştığında meydana gelir - kırılan su yüzeyi dalgalarının türleri aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışılmıştır. Akışkan dinamiğindeki bazı diğer etkiler de kısmen su yüzeyi dalgalarına benzetilerek "kırılan dalgalar" olarak adlandırılmıştır. İçinde meteoroloji, atmosferik yerçekimi dalgaları dalganın potansiyel sıcaklık yükseklik ile azalır, bu da enerji kaybına yol açar konvektif kararsızlık; aynı şekilde Rossby dalgaları kırıldığı söyleniyor[1] ne zaman potansiyel girdap gradyan devrilir. Dalga kırılması da meydana gelir plazmalar,[2] parçacık hızları dalganın hızını aştığında faz hızı.

Bir Kayalık veya su gibi sığ su sürü neye karşı dalgalar mola aynı zamanda kırıcı olarak da bilinir.

Türler

Kırılma dalgası türlerinin sınıflandırılması
Laboratuvarda bir yamaçta kırılan dalga dalga kanalı (film)
Kıyı boyunca deniz tabanının eğiminin kırılan dalgaları nasıl etkilediğini gösteren animasyon

Okyanus ortası da dahil olmak üzere, genliğin yeterli olduğu her yerde su yüzeyi dalgalarının kırılması meydana gelebilir. Bununla birlikte, özellikle kumsallarda yaygındır çünkü daha sığ su bölgesinde dalga yükseklikleri artar (çünkü burada grup hızı daha düşüktür). Ayrıca bakınız dalgalar ve sığ su.

Dört temel tip kırılan su dalgası vardır. Dökülüyor, dibe dalıyor, çöküyor ve dalgalanıyorlar.[3]

Kırıcılar dökülüyor

Okyanus tabanı kademeli bir eğime sahip olduğunda, dalga, tepe istikrarsız hale gelene kadar dikleşecek ve bu da çalkantılı beyaz suyun dalganın yüzüne dökülmesine neden olacaktır. Dalga kıyıya yaklaştıkça bu devam eder ve dalganın enerjisi beyaz suda yavaşça dağılır. Bu nedenle, dökülen dalgalar diğer dalgalara göre daha uzun süre kırılır ve nispeten yumuşak bir dalga oluşturur. Karadaki rüzgar koşulları, sızıntıları daha olası hale getirir.

Dalma kırıcılar

Okyanus tabanı dik olduğunda veya bir resif veya kum barından kaynaklanan ani derinlik değişiklikleri olduğunda, dalma dalgası meydana gelir. Dalganın tepesi, dökülen bir dalgadan çok daha dik hale gelir, dikey hale gelir, sonra kıvrılır ve dalganın çukuruna düşer, nispeten şiddetli bir darbede enerjisinin çoğunu bir kerede serbest bırakır. Dalmakta olan bir dalga, önemli ölçüde daha büyük bir dökülme dalgasından daha fazla enerjiyle kırılır. Dalga, dudağın altındaki havayı yakalayıp sıkıştırabilir, bu da dalgalarla ilişkili "çarpma" sesini yaratır. Büyük dalgalarla, bu çarpışma karadaki sahil sakinleri tarafından hissedilebilir. Açık deniz rüzgar koşulları, dalgıçların olasılığını artırabilir.

Dalma dalgası sahile (veya okyanus tabanına) paralel değilse, dalganın sığ suya ulaşan bölümü önce kırılacak ve kırılma bölümü (veya kıvrılma) dalga gibi dalganın yüzü boyunca yanal olarak hareket edecektir. devam ediyor. Bu, sörfçüler tarafından çok aranan "tüp" dür (diğer terimlerle birlikte "namlu", "çukur" ve "yeşil oda" olarak da adlandırılır). Sörfçü, çarpan dudağın yakınında veya altında kalmaya çalışır, genellikle tüp içinde mümkün olduğunca "derin" kalmaya çalışırken, yine de ileriye doğru ateş edip namlu kapanmadan namludan çıkmaya devam eder. Plaja paralel olan bir dalma dalgası, tüm uzunluğu boyunca aynı anda kırılabilir, bu da onu önlenemez ve tehlikeli hale getirir. Sörfçüler bu dalgaları "kapalı" olarak adlandırır.

Çöken

Çöken dalgalar, dalma ve dalgalanma arasında, tepenin hiçbir zaman tam olarak kırılmadığı, ancak dalganın alt yüzü daha da dikleşip çökerek köpürme ile sonuçlanan dalgalanma arasında bir kesiştir.

Kabaran

Dalgalı kırıcılar uzun dönem, düşük diklik dalgaları ve / veya dik sahil profillerinden kaynaklanır. Sonuç, dalganın tabanının eğimli eğimde hızlı hareket etmesi ve dalga tepesinin ortadan kalkmasıdır. Dalganın ön yüzü ve tepesi, çok az köpük veya kabarcıklarla nispeten pürüzsüz kalarak çok dar sörf bölgesi veya hiç kırılma dalgası yok. Kısa, keskin dalga enerjisi patlaması, dalgalanma / geri yıkama döngüsünün bir sonraki dalganın gelmesinden önce tamamlandığı ve Kemp'in faz farkının düşük bir değerine (<0.5) yol açtığı anlamına gelir. Dalgalı dalgalar, yansıtıcı sahil durumlarına özgüdür. Daha dik sahillerde dalganın enerjisi dipten okyanusa geri yansıyarak duran dalgalar.

Fizik

Kırıcı dökülme
Kırıcı dökülme
Dalma kırıcı
Dalma kırıcı
Çöken kırıcı
Çöken kırıcı
Kabaran kırıcı
Kabaran kırıcı
Farklı kırılma dalgası türleri, bir laboratuvar deneyi, değeriyle ilişkilendirilebilir Iribarren numarası.

Kırılma sırasında, dalga tepesinde bir deformasyon (genellikle bir çıkıntı) oluşur ve her iki tarafı da "ayak parmağı" olarak bilinir. Kısa dalga boylarında parazitik kılcal dalgalar oluşur. "Parmak" ın üzerindekiler çok daha uzun dalga boylarına sahip olma eğilimindedir. Ancak bu teori, doğrusal olduğu için mükemmel olmaktan başka her şeydir. Birkaç doğrusal olmayan hareket teorisi var (dalgalarla ilgili). Ortaya konan biri a kullanır pertürbasyon yöntemi açıklamayı üçüncü sıraya kadar genişletmek ve o zamandan beri daha iyi çözümler bulundu. Dalga deformasyonuna gelince, yöntemler çok benzer sınır integral yöntemi ve Boussinesq modeli yaratıldı.

Bir kırılma dalgasında bulunan yüksek frekans ayrıntısının tepe deformasyonunda ve kararsızlaşmada rol oynadığı bulunmuştur. Aynı teori, kılcal dalgaların vadilerinin bir kaynak oluşturduğunu belirterek bunun üzerine genişler. girdaplık. Şöyle söylenir yüzey gerilimi (ve viskozite ) dalga boyunda yaklaşık 7 cm'ye (3 inç) kadar olan dalgalar için önemlidir.[4]

Ancak bu modeller kusurludur çünkü dalga kırıldıktan sonra suya ne olduğunu hesaba katamazlar. Kırılma sonrası girdap formları ve kırılmanın yarattığı türbülans çoğunlukla araştırılmamıştır. Anlaşılır bir şekilde, okyanustan öngörülebilir sonuçlar elde etmek zor olabilir.

Dalganın ucu ters döndükten ve jet çöktükten sonra, çok uyumlu ve tanımlanmış bir yatay girdap yaratır. Dalma kırıcılar, dalganın karşısında ikincil girdaplar oluşturur. Dalganın kenarlarında oluşan küçük yatay rastgele girdaplar, belki de kırılmadan önce suyun hızının aşağı yukarı iki boyutlu olduğunu gösterir. Bu, kırıldığında üç boyutlu hale gelir.

Dalganın önündeki ana girdap, yüzeydeki girdaplar daha viskoz hale geldikçe, kırıldıktan sonra dalganın içine hızla yayılır. Advection ve moleküler difüzyon bir rol oynamak girdabı esnetmek ve oluşum türbülansı kademelerinin yanı sıra vortisitenin yeniden dağıtılması. Büyük girdapların enerjisi, bu yöntemle çok daha küçük izotropik girdaplara aktarılır.

Hem derin sularda hem de sahilde, moladan sonra türbülansın evrimini anlamak için deneyler yapılmıştır.

Ayrıca bakınız

  • Iribarren numarası - Sahiller ve kıyı yapıları üzerindeki yüzey yerçekimi dalgalarının çeşitli etkilerini modellemek için kullanılan boyutsuz bir parametredir.
  • Dalga türbülansı - Doğrusal olmayan dalgalar, termal dengeden çok uzaklaştı.

Referanslar

  1. ^ "AGU - Amerikan Jeofizik Birliği". AGU.
  2. ^ https://crppwww.epfl.ch/~duval/P5_009.pdf
  3. ^ Sarpkaya, Turgut; Isaacson, Michael (1981). Açık deniz yapıları üzerindeki dalga kuvvetlerinin mekaniği. Van Nostrand Reinhold. s. 277. ISBN  978-0-442-25402-5.
  4. ^ Lighthill, M. J. (1978). Akışkanlardaki dalgalar. Cambridge University Press. s. 223–225 ve 232–235. ISBN  0-521-29233-6. OCLC  2966533.

Dış bağlantılar