Jökull


Jökull - 01.12.1977, Blaðsíða 83

Jökull - 01.12.1977, Blaðsíða 83
Horizontal fluid surface be X- We consider noqtion of the fluid with the velocity vector v (P,t) = (u,v,w) (P,t) and the pressure p (P,t) at the point P = (x,y,z) in F and time t. Under motion the free íluid surface is t). The Eulerian equations of motion for the fluid F take the forrn pDv/Dt = -Vp + pg (16) 'vhere D/Dt is the material derivative and g is the acceleration of gravity. Assuming no fluid sources these equations have to be adjoined by the condition of incompressibility V-v = 0. (17) Disregarding surface tension, the boundary conditions are Dp/Dt | j_0 = 0, Ponfl (18) and n • v = 0, P on r, (19) where n is the outward normal to T- In the case of small amplitude motion, we linearize (16) by neglecting the product terms on the left and assume that p = pb + p where ph is the hydrostatic pressure and p (P,t) is a small perturbation pressure such that |p|«|p|,|. We obtain on the basis of (16) p3tv = -VP (20) and applying (17) to (20) the standard result -V2P = 0 (21) follows revealing tliat p is a harmonic function in 15. The boundary condition for p is dp/dn = 0, P on r. (22) Moreover, since 3zph = gp, the linearized sur- face condition (18) reduces to 9tP + wpg = °’ p on fi- (23) As a final step of linearization, we move the condition (23) from Í1 to X by assuming that Í1 deviates from X by a small vertical amplitude h (S,t) which is positive up. Tlie perturbation pressure on X can then be approximated by P = pgh- The value of the vertical fluid velocity w is assumed to be the same on X as on fl and hence (23) reduces to 3th + w = 0. (25) Inserting w from (25) into the vertical com- ponent of (20) we finally obtain p9tth = 9ZP> P °n X’ (26) which in conjunction witli (21) and (22) is an equation for gravity waves of infinitesimal am- plitude. This form is, however, unsatisfactory since it includes two dependent variables h and p. The situation can be rectified by observing tliat because p is liarmonic in B its cross surface derivative at X can He expressed in terms of the values of P on X with the help of the sur- face operator H defined by (6). Hence, using (24) and (6) we can eliminate p from (26). In carrying out this final step we are also able to generalize (26) by including an impressed pres- sure source term in (24) represented by an impressed surface amplitude ho (S,t). The re- sulting equation is (9tt + gH) h = f, S in X’ (27) tvhere the source term is f = —gHh0. (28) Using the inverse of H defined by (15), we can also restate (27) in the following form (K9tt + g) h = —gh0. (29) The integro-differential equation (27) is our main result, the gravity wave equation to be derived. As stated, it applies to waves of in- finitesimal amplitude on deep water. NORMAL MODES, IMPULSE RESPONSE AND DISPERSION RELATION The gravity wave normal modes are obtained lty assuming for the jth mode hj = iq exp (icojt) (30) and inserting in (27) with f = 0 we obtain the simple mode relation -cof + gXjV2 = 0 (31) JÖKULL27. ÁR 81 (24)
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64
Blaðsíða 65
Blaðsíða 66
Blaðsíða 67
Blaðsíða 68
Blaðsíða 69
Blaðsíða 70
Blaðsíða 71
Blaðsíða 72
Blaðsíða 73
Blaðsíða 74
Blaðsíða 75
Blaðsíða 76
Blaðsíða 77
Blaðsíða 78
Blaðsíða 79
Blaðsíða 80
Blaðsíða 81
Blaðsíða 82
Blaðsíða 83
Blaðsíða 84
Blaðsíða 85
Blaðsíða 86
Blaðsíða 87
Blaðsíða 88
Blaðsíða 89
Blaðsíða 90
Blaðsíða 91
Blaðsíða 92
Blaðsíða 93
Blaðsíða 94
Blaðsíða 95
Blaðsíða 96
Blaðsíða 97
Blaðsíða 98
Blaðsíða 99
Blaðsíða 100
Blaðsíða 101
Blaðsíða 102
Blaðsíða 103
Blaðsíða 104
Blaðsíða 105
Blaðsíða 106
Blaðsíða 107
Blaðsíða 108
Blaðsíða 109
Blaðsíða 110
Blaðsíða 111
Blaðsíða 112
Blaðsíða 113
Blaðsíða 114
Blaðsíða 115
Blaðsíða 116

x

Jökull

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.