Lagrangian Motion of Water Particles in Stokes Waves

스토우크스파에서의 수입자 운동

A general scheme is developed to determine the Langrangian motions of water particles by the Eulerian velocity at their mean positions by using Taylor's theorem. Utilizing the Stokes finite-amplitude wave theory, the orbital motions and the mass transport velocity including the effects of higher-order wave components are determined. The fifth-order approximation of orbital motion gives very good predictions of actual water particle motion in Stokes fifth-order wave theory except near the free-surface. The fifth-order theory predicts the mass transport velocity less than that given by the existing second-order theory over the whole water depth.

Taylor 정리를 이용하여 평균위치에서의 Eulerian유속으로부터 수립자의 시간에 따른 Lagrangian 운동궤적을 결정하는 방법이 제안되었다. 이 방법을 Stokes 유한진폭파이론에 적용하여 고차 파성분을 포함하는 수립자의 운동궤적과 질양이동속도를 결정하였다. Stokes 5차파이론의 적용 결과, 평균위치에서의 Eulerian 유속으로부터 결정한 수립자의 운동궤적은 자유수면 부근을 제외하고는 5차파이론에 의한 순간속도에 의해 계산된 값과 매우 좋은 일치를 보여주었다. Stokes 5차파 이론에 의한 질양이동속도는 종전의 2차파이론에 의한 질양이동속도보다 전수심에서 작은 값을 보여준다.