view in publisher's site

Enhanced formulation of wind energy input into waves in developing sea

Highlights•An enhanced formula explicitly including effects of wave breaking and air-flow separation is proposed for wind energy input.•Conservation of wave energy is used to verify empirical formulas for wind energy input into ocean waves.•A modified JONSWAP spectrum, valid not only for waves at a younger age but also for a fully-developed sea, is adopted.•The wave dissipation model is improved by properly taking into account both the inherent and the cumulative dissipation.AbstractFormulation of the wind energy input into waves in developing sea is a very important but rather difficult problem in physical oceanography. The complex flow condition within the air-sea boundary layer including wave breaking is known to be the most important factor governing the wind energy input. However, the existing theoretical and empirical models are not always satisfactory or of limited generality in taking this factor into consideration with a sufficient accuracy. In this study, a numerical method based on the conservation law for wave energy is first established to obtain the spectrum of wind energy input under different fetches. To achieve reliable results, a modified JONSWAP spectrum, which is valid not only for waves at a younger age but also for a fully-developed sea, is adopted; an accurate solution technique is employed to evaluate the nonlinear wave-wave interaction; and a significantly improved wave dissipation model, which takes into account both the inherent and the cumulative dissipation, is also suggested. An enhanced empirical formula for wind energy input into waves in developing sea is also proposed in this study. The formula takes into account the recently identified role of wave breaking and air-flow separation, i.e., the wind energy input is significantly increased if wave breaks but it is substantially reduced if air-flow separation occurs on the leeside of wave crests. It is demonstrated that the formula proposed in this study is advantageous. Both of its spectral shape and peak values are in good agreement with the numerical results based on conservation of wave energy, at either a younger or an older wave age.

فرمول پیشرفته ورودی انرژی باد به امواج در کشورهای در حال توسعه

نکات مهم: یک فرمول پیشرفته به صراحت از جمله اثرات شکستن موج و جداسازی جریان هوا برای ورودی انرژی باد پیشنهاد شده‌است. * حفاظت از انرژی موج برای تایید فرمول‌های تجربی برای ورودی انرژی باد در امواج اقیانوس استفاده می‌شود. طیف JONSWAP اصلاح‌شده، نه تنها برای امواج در سن پایین، بلکه برای یک دریای کامل توسعه‌یافته نیز معتبر است. مدل اتلاف موج با در نظر گرفتن مناسب بودن هم ذاتی و هم انباشته شدن فزاینده انرژی باد در امواج در دریا در حال توسعه، یک مشکل بسیار مهم اما نسبتا دشوار در اقیانوس‌شناسی فیزیکی است. شرایط جریان پیچیده در لایه مرزی هوایی - دریا از جمله شکستن موج، مهم‌ترین عامل حاکم بر ورودی انرژی باد است. با این حال، مدل‌های تجربی و تجربی موجود همیشه رضایت‌بخش نیستند یا عمومیت محدودی دارند که این فاکتور را با دقت کافی در نظر می‌گیرد. در این مطالعه، یک روش عددی براساس قانون حفاظت از انرژی موج برای بدست آوردن طیف وسیعی از ورودی‌های انرژی باد تحت fetches مختلف ایجاد شده‌است. برای رسیدن به نتایج قابل‌اعتماد، یک طیف JONSWAP اصلاح‌شده که نه تنها برای امواج در سن کوچک‌تر بلکه برای یک دریای کامل توسعه‌یافته نیز معتبر است، یک تکنیک راه‌حل دقیق برای ارزیابی تعامل موج - موج غیر خطی بکار گرفته می‌شود؛ و یک مدل اتلاف موج نسبتا بهبود یافته، که هم ذاتی و هم اتلاف فزاینده را در نظر می‌گیرد. یک فرمول تجربی پیشرفته برای ورودی انرژی باد در دریا در حال توسعه نیز در این مطالعه پیشنهاد شده‌است. فرمول در نظر گرفته می‌شود که به تازگی نقش مشخص‌شده در تجزیه و تحلیل موج و تفکیک جریان هوا را در نظر می‌گیرد، یعنی ورودی انرژی باد به طور قابل‌توجهی در صورتی افزایش می‌یابد که جدایش جریان هوا در the های موج رخ دهد. اثبات شده‌است که فرمول ارایه‌شده در این مطالعه سودمند است. هر دو شکل طیفی و مقادیر پیک در تطابق خوبی با نتایج عددی براساس حفاظت از انرژی موج، در سن پایین یا پایین‌تر از سن موج هستند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Geology
  • ترجمه مقاله Geology
  • مقاله زمین‌شناسی
  • ترجمه مقاله زمین‌شناسی
  • مقاله Aquatic Science
  • ترجمه مقاله Aquatic Science
  • مقاله علوم آبی
  • ترجمه مقاله علوم آبی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.