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Free-stream velocity descriptions under waves with skewness and asymmetry

机译：具有偏斜和不对称波的自由流速度描述

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摘要

In shallow water, when waves shoal their orbital velocities exhibit skewness (velocity skewness) and asymmetry (acceleration skewness) in response to corresponding changes in the free surface. Near the bed, changes in the skewness and asymmetry of the time-varying velocities have important consequences for the residual velocities 'spun up' by the bottom friction and for sediment transport. In the wave boundary layer, where the largest sediment transport often occurs, there is a need to represent the free-stream velocity (the orbital velocity at the edge of the wave boundary layer) in a systematic way such that it can be mimicked in wave tunnel experiments and wave boundary layer models which usually do not represent the free surface. Since there is no readily accessible dynamical theory for shoaling waves that includes both skewness and asymmetry, it is necessary to synthesize the shoaling effect in a free-stream velocity description that is general enough to fit observed velocity time series. This paper reviews previous free-stream velocity descriptions, including the description of Abreu et al. (2010), and introduces a new description based on generalising a sawtooth wave shape. The paper quantifies all the relevant measures of skewness and asymmetry for each description. It then demonstrates that Abreu et al.'s (2010) description represents the most general one and improves upon their fitting techniques to observed free-stream velocities to further simplify it. When this description is used in conjunction with a characterisation of the velocity for irregular waves, such as that of Elfrink et al. (2006), it is possible to relate velocity skewness and asymmetry directly to the non-dimensional wave and beach parameters (wave height, surface wavelength and surf similarity parameter as a proxy for beach slope). MATLAB scripts are provided for the improved description of Abreu et al. (2010) and Elfrink et al.'s (2006) characterisation.
机译：在浅水中，当波浪在浅滩传播时，其轨道速度随自由表面的相应变化而呈现出偏斜度（速度偏斜度）和不对称性（加速度偏斜度）。在床附近，时变速度的偏度和不对称性的变化对残余速度因底部摩擦“旋转”而产生重要的影响，并对沉积物的运输产生重要影响。在通常发生最大沉积物迁移的波浪边界层中，需要以一种系统的方式来表示自由流速度（波浪边界层边缘处的轨道速度），以便可以将其模拟为波浪状。隧道实验和波边界层模型通常不代表自由表面。由于没有一种既容易获得又可同时包含偏度和不对称性的浅滩波动力学理论，因此有必要在自由流速度描述中综合浅滩效应，该描述一般足以拟合观测到的速度时间序列。本文回顾了以前的自由流速度描述，包括Abreu等人的描述。 （2010），并引入了基于概括锯齿波形的新描述。本文对每种描述的偏度和不对称性的所有相关度量进行了量化。然后证明了Abreu等人（2010）的描述代表了最通用的描述，并改进了他们对观测到的自由流速度的拟合技术，以进一步简化它。当该描述与不规则波的速度表征结合使用时，例如Elfrink等人的描述。 （2006年），有可能将速度偏斜和不对称性直接关联到无量纲的波浪和海滩参数（波浪高度，表面波长和冲浪相似性参数作为海滩坡度的代名词）。提供了MATLAB脚本以改进对Abreu等人的描述。 （2010）和Elfrink等人（2006）的描述。

著录项

  • 来源
    《Coastal engineering》 |2012年第2012期|p.78-95|共18页
  • 作者

    J. Malarkey; A.G. Davies;

  • 作者单位

    School of Ocean Sciences, Bangor University, Menai Bridge, Anglesey, 1159 5AB, UK;

    School of Ocean Sciences, Bangor University, Menai Bridge, Anglesey, 1159 5AB, UK;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    waves; free-stream velocity; wave-shoaling; skewness; asymmetry;

    机译：波浪;自由流速度浅滩偏度不对称;

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