2.数学描述
考虑一种不可压缩的托件流量,但具有双重案例的旋转流体,我们选择笛卡尔坐标<我nline-formula>
o米米l:mi>
x米米l:mi>
z米米l:mi>
在其中<我nline-formula>
x米米l:mi>
-axis与未受干扰的流体板界面一致,而<我nline-formula>
z米米l:mi>
-axis指向垂直向上。浮动的弹性板沿轴向无限延伸<我nline-formula>
x米米l:mi>
-轴。当存在行驶波时,我们使用移动坐标<我nline-formula>
x米米l:mi>
-米米l:mo>
c米米l:mi>
t米米l:mi>
,米米l:mo>
z米米l:mi>
⟶米米l:mo>
x米米l:mi>
,米米l:mo>
z米米l:mi>
从流板区域消除时间,其中<我nline-formula>
c米米l:mi>
为波速。二维不可压缩流体的质量守恒是
(1)米米l:mtext>
∂米米l:mi>
u米米l:mi>
+米米l:mo>
U米米l:mi>
-米米l:mo>
c米米l:mi>
∂米米l:mi>
x米米l:mi>
+米米l:mo>
∂米米l:mi>
v米米l:mi>
∂米米l:mi>
y米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
u米米l:mi>
,米米l:mo>
v米米l:mi>
是与波浪电流相互作用有关的运动<我nline-formula>
x米米l:mi>
,米米l:mo>
y米米l:mi>
方向,<我nline-formula>
U米米l:mi>
是意思<我nline-formula>
x米米l:mi>
以及波速<我nline-formula>
c米米l:mi>
由于坐标轴的翻译而出现为否定。我们介绍了一个流功能<我nline-formula>
ψ米米l:mi>
x米米l:mi>
,米米l:mo>
z米米l:mi>
,正好满足
(2)米米l:mtext>
u米米l:mi>
+米米l:mo>
U米米l:mi>
-米米l:mo>
c米米l:mi>
=米米l:mo>
-米米l:mo>
∂米米l:mi>
ψ米米l:mi>
x米米l:mi>
,米米l:mo>
z米米l:mi>
∂米米l:mi>
y米米l:mi>
,米米l:mo>
v米米l:mi>
=米米l:mo>
∂米米l:mi>
ψ米米l:mi>
x米米l:mi>
,米米l:mo>
z米米l:mi>
∂米米l:mi>
x米米l:mi>
.米米l:mo>
将流函数替换为由LAMB衍生的控制方程[
20.],我们表示涡旋分布<我nline-formula>
ω.米米l:mi>
作为
(3)米米l:mtext>
∂米米l:mi>
v米米l:mi>
∂米米l:mi>
x米米l:mi>
-米米l:mo>
∂米米l:mi>
u米米l:mi>
+米米l:mo>
U米米l:mi>
-米米l:mo>
c米米l:mi>
∂米米l:mi>
y米米l:mi>
=米米l:mo>
∇米米l:mo>
2米米l:mn>
ψ米米l:mi>
=米米l:mo>
-米米l:mo>
ω.米米l:mi>
ψ米米l:mi>
,米米l:mo>
z米米l:mi>
≤.米米l:mo>
ζ米米l:mi>
x米米l:mi>
.米米l:mo>
在这里,我们用深度呈指数逐渐研究剪切电流衰减,并让<我nline-formula>
ω.米米l:mi>
ψ米米l:mi>
=米米l:mo>
μ.米米l:mi>
exp.米米l:mi>
-米米l:mo>
ψ米米l:mi>
,在那里<我nline-formula>
μ.米米l:mi>
是一个确定流体涡度强度的物理参数。当<我nline-formula>
μ.米米l:mi>
<米米l:mo>
0米米l:mn>
,电流在相同的波传播方向上移动,然后称为AIVEITE电流。当<我nline-formula>
μ.米米l:mi>
>米米l:mo>
0米米l:mn>
,电流称为相对电流,其在波传播的相反方向上移动[
21.].
gydF4y2Ba深水中不透水的底部条件可以写成
(4)米米l:mtext>
∂米米l:mi>
ψ米米l:mi>
∂米米l:mi>
x米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
z米米l:mi>
=米米l:mo>
-米米l:mo>
∞米米l:mo>
.米米l:mo>
假设流体与板坯之间没有空化,未知的流体板界面<我nline-formula>
z米米l:mi>
=米米l:mo>
ζ米米l:mi>
x米米l:mi>
是一个简化的。不损失一般性,运动边界条件<我nline-formula>
z米米l:mi>
=米米l:mo>
ζ米米l:mi>
x米米l:mi>
可以写成
(5)米米l:mtext>
ψ米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
.米米l:mo>
未知流体板接口流线上的非线性动态边界条件描述为
(6)米米l:mtext>
1米米l:mn>
2米米l:mn>
∇米米l:mo>
ψ米米l:mi>
2米米l:mn>
+米米l:mo>
p米米l:mi>
e米米l:mi>
ρ米米l:mi>
+米米l:mo>
g米米l:mi>
ζ米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
p米米l:mi>
e米米l:mi>
是板水界面的压力,<我nline-formula>
问米米l:mi>
在流体板接口流线上的一个未知Bernoulli常数,<我nline-formula>
ρ米米l:mi>
流体的密度是均匀的吗<我nline-formula>
g米米l:mi>
为重力加速度。
gydF4y2Ba由于表面压力等于板的压力,我们将浮动弹性板模拟为线性Kirchhoff-Love Plate [
5].
(7)米米l:mtext>
p米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
D米米l:mi>
∂米米l:mi>
4米米l:mn>
ζ米米l:mi>
∂米米l:mi>
x米米l:mi>
4米米l:mn>
+米米l:mo>
米米米l:mi>
e米米l:mi>
g米米l:mi>
,米米l:mo>
在板的弯曲刚度表示的情况下<我nline-formula>
D米米l:mi>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
d米米l:mi>
3.米米l:mn>
/米米l:mo>
12.米米l:mn>
1米米l:mn>
-米米l:mo>
ν米米l:mi>
2米米l:mn>
随着年轻的模量<我nline-formula>
E米米l:mi>
,厚度不变<我nline-formula>
d米米l:mi>
,泊松比<我nline-formula>
ν米米l:mi>
,分别。<我nline-formula>
米米米l:mi>
e米米l:mi>
=米米l:mo>
ρ米米l:mi>
e米米l:mi>
d米米l:mi>
是单位长度的板块的质量,具有均匀的密度<我nline-formula>
ρ米米l:mi>
e米米l:mtext>
弹性板。替代方程(
7)进入方程(
6)得到动态边界条件的完整形式为
(8)米米l:mtext>
1米米l:mn>
2米米l:mn>
∇米米l:mo>
ψ米米l:mi>
2米米l:mn>
+米米l:mo>
g米米l:mi>
ζ米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
ρ米米l:mi>
D米米l:mi>
∂米米l:mi>
4米米l:mn>
ζ米米l:mi>
∂米米l:mi>
x米米l:mi>
4米米l:mn>
+米米l:mo>
米米米l:mi>
e米米l:mi>
g米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
.米米l:mo>
很难直接解决上述等式(
3.), (
4), (
5)和(
8),其中边界条件(
5)和(
8)满足未知的流体板界面<我nline-formula>
z米米l:mi>
=米米l:mo>
ζ米米l:mi>
x米米l:mi>
.所以我们使用Dubreil-Jacotion转型[
18.,
19.,
21.来转换笛卡尔坐标<我nline-formula>
o米米l:mi>
x米米l:mi>
z米米l:mi>
进入笛卡尔坐标<我nline-formula>
o米米l:mi>
x米米l:mi>
ψ米米l:mi>
在其中<我nline-formula>
z米米l:mi>
-轴垂直向下点,然后,未知接口<我nline-formula>
z米米l:mi>
=米米l:mo>
ζ米米l:mi>
x米米l:mi>
重新重整为固定位置<我nline-formula>
ψ米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,如图所示
1.在这里,我们认为这一点<我nline-formula>
z米米l:mi>
x米米l:mi>
,米米l:mo>
ψ米米l:mi>
是一个定期的功能<我nline-formula>
x米米l:mi>
周期为2的方向<我talic>
π我talic>.