Nonlinear Theory for Laboratory Wave Generation

비선형(非線形) 조파이론(造波理論)

A complete solution, exact to second-order, for wave motion forced by a hinged-wavemaker of variable-draft is presented. A solution for a piston type wavemaker is also obtained as a special case of a hinged-wavemaker. The laboratory waves generated by a plane wave board are shown to be composed of two components; viz., a Stokes second-order wave and a second-harnomic free wave which travels at a different speed. The amplitude of the second-harmonic free wave is relatively large in shallow water and decreases to less than 10% of the amplitude of the primary wave in deep water. Wavemakers with relatively deeper draft (i.e., hinged near the bottom) generate the free waves of smaller amplitude in shallow and intermediate water depths than the wavemakers with shallow draft. However, the opposite is predicted by theory in deep water.

가변흘수(可變吃水)를 갖는 힌지형(型) 조파기(造波機)에 의한 조파현상(造波現像)을 다룬 2차해(次解)가 제시(提示)되었다. 피스톤형(型) 조파기(造波機)의 경우도 무한흘수(無限吃水)를 갖는 힌지형(型) 조파기(造波機)의 경우로서 함께 취급되었다. 2차해는 평면조파판(平面造波板)에 의해 생성(生成)되는 파(波)가 서로 다른 파속(波速)을 갖는 스토우크스 2차파(次波)와 2차자유진행파(次自由進行波)로 구성(構成)됨을 보여준다. 2차(次) 자유진행파(自由進行波)의 진폭(振幅)은 천해영역(淺海領域)에서 상대적으로 크고, 심해영역(深海領域)에서는 스토우크파(波) 진폭(振幅)의 10% 이내로 감소(減少)한다. 깊은 흘수(吃水)를 갖는 (수로(水路)바닥 가까이 힌지점(点)에 있는) 조파기(造波機)일수록 천해(淺海)와 중간수심(中間水深) 영역(領域)에서 진폭(振幅)이 작은 자유진행파(自由進行波)를 생성(生成)하나, 심해역(深海域)에서는 그와 반대의 현상(現像)을 보인다.