کلاپوتیس

موج آبی وارد می‌شود و به دیوار می‌خورد، بازتاب آن موج قرمز را ایجاد می‌کند و از برهم‌نهی آن دو موج سیاه درست می‌شود.

در دینامیک سیالات کلاپوتیس (از فرانسوی به معنی «سینه زدن آب») نوعی الگوی موج ایستاده غیر شکسته است که ممکن است در اثر بازتاب قطار موج سطحی نزدیک ساحل عمودی مانند موج شکن، دیواره دریایی یا صخره دارای شیب تند ایجاد شود.[۱][۲][۳][۴] موج کلاپوتیس حاصل به صورت افقی حرکت نمی‌کند، اما دارای یک تناوب ثابت از گره‌ها و شکم‌ها است.[۵][۶] این امواج باعث ایجاد فرسایش در پادیوار می‌شوند[۷] و می‌توانند آسیب شدیدی به سازه‌های ساحلی وارد کنند.[۸] این اصطلاح در سال ۱۸۸۷ توسط فیزیک و ریاضی‌دان فرانسوی، جوزف ولنتین بوسینسک ابداع شد. او این امواج را (le clapotis) به معنای «سینه زدن» نامید.[۹][۱۰]

درحالت ایده‌ال و بدون مانع «کلاپوتیس کامل»، موج ورودی کاملاً یکنوا و عمود به دیوار عمودی منعکس می‌شود[۱۱][۱۲] و ارتفاع موج ایستاده، دو برابر ارتفاع امواج ورودی در فاصله نصف طول موج از دیوار است.[۱۳] در این حالت مدارهای دایره‌ای ذرات آب در امواج عمیق به یک حرکت خطی تبدیل می‌شوند که در گره‌ها سرعت افقی، و در شکم‌ها سرعت عمودی دارد و دامنه سرعت‌هایشان یکسان است.[۱۴] امواج ایستا به‌طور متناوب در یک الگوی تصویر آینه ای بالا و پایین می‌روند، زیرا انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل تبدیل می‌شود و بالعکس.[۱۵]سیسیل پیبادی در کتای خود در سال ۱۹۰۷، معماری دریایی، این پدیده را اینگونه توضیح می‌دهد:

در هر لحظه شکل سطح آب مانند یک موج چرخه‌زاد (ترکوئیدال)است.[الف] اما به جای اینکه سمت چپ یا راست حرکت کند، از یک سطح افقی رشد خواهد کرد. به حداکثر دامنه خود می‌رسد و تا زمانی که صاف می‌شود، سطح دوباره افقی می‌شود. فورا شکل دیگری از موج با قله‌هیش در جایی که قبلا دره بود تشکیل می‌شود و این تناوب تکرار می‌شود. اگر به یک قله خاص توجه کنیم می‌بینیم که به حداکثر دامنه خود می‌رسد،از بین می‌رود، تبدیل به دره می‌شود و فاصله زمانی بین تشکیل دو قله یا دو دره با هم برابراست.[ب][۱۶]

پدیده‌های مرتبط

[ویرایش]

کلاپوتیس واقعی بسیار نادر است، زیرا بعید است که عمق آب یا شتاب ساحل به طور کامل شرایط ایده آل را برآورده کند.[۱۷]در حالت واقعی‌تر کلاپوتیس جزئی، جایی که مقداری از انرژی موج فرودی در ساحل از بین می‌رود،[۱۸] کمتر از 100 بازتاب می‌شود [۱۹]و فقط موج ایستاده‌ جزئی در جایی که حرکات آب بیضوی هستند شکل می‌گیرد..[۲۰]

جستارهای وابسته

[ویرایش]

یادداشت‌ها

[ویرایش]
  1. ↑ موج ترکوئیدی، موجی است که به شکل دایره‌ای حرکت می‌کند و حرکت آن مماس بر دایره است.
  2. ↑ به دوره تناوب موج اشاره دارد.

منابع

[ویرایش]
  1. ↑ "clapotis". Glossary of Meteorology. American Meteorological Society. Retrieved 2007-11-27.
  2. ↑ "clapotis". Glossary of Scientific Terms. University of Alberta. Archived from the original on 2007-10-27. Retrieved 2007-11-27.
  3. ↑ Eid, B. M.; Zemell, S. H. (1983). "Dynamic analysis of a suspended pump in a vertical well connected to the ocean". Canadian Journal of Civil Engineering. 10 (3): 481–491. doi:10.1139/l83-075. The standing wave system resulting from the reflection of a progressive wave train from a vertical wall (clapotis)…Eid, Bassem M.; Zemell, Sheldon H. (1984). "Erratum: Dynamic analysis of a suspended pump in a vertical well connected to the ocean". Canadian Journal of Civil Engineering. 11: 137. doi:10.1139/l84-025.
  4. ↑ prepared by the Task Committee on Hydrology Handbook of Management Group D of the American Society of Civil Engineers. (1996). Hydrology handbook. New York: ASCE. ISBN 978-0-7844-0138-5. This simplification assumes that a standing wave pattern, called clapotis, forms in front of a wall where incident and reflected waves combine.
  5. ↑ Carter, Bill (1989). Coastal environments: an introduction to the physical, ecological, and cultural systems of coastlines. Boston: Academic Press. p. 50. ISBN 978-0-12-161856-8. …if the wave travels in exactly the opposite direction then a standing, or clapotic, wave can develop.
  6. ↑ Matzner, Richard A. (2001). Dictionary of geophysics, astrophysics, and astronomy (PDF). Dictionary of Geophysics. p. 81. Bibcode:2001dgaa.book.....M. ISBN 978-0-8493-2891-6. Archived from the original (PDF) on 2007-07-22. Retrieved 2007-11-28. clapotis…denotes a complete standing wave — a wave which does not travel horizontally but instead has distinct nodes and antinodes.
  7. ↑ Beer, Tom (1997). Environmental oceanography. Boca Raton: CRC Press. p. 44. ISBN 978-0-8493-8425-7. … the reflected wave energy interacted with the incoming waves to produce standing waves known as clapotis, which promote erosion at the toe of the wall.
  8. ↑ Fleming, Christopher; Reeve, Dominic; Chadwick, Andrew (2004). Coastal engineering: processes, theory and design practice. London: Spon Press. pp. 47. ISBN 978-0-415-26841-7. «کلاپوتیس گافر» هنگامی رخ می‌دهد که موج فرودی از یک مرز عمودی در زاویه α نسبت به حالت عادی باشد، آنگاه موج منعکس شده در جهت α در سمت مخالف حالت عادی خواهد بود.
  9. ↑ Iooss, G. (2007). "J. Boussinesq and the standing water waves problem" (PDF). Comptes Rendus Mécanique. 335 (9–10): 584–589. Bibcode:2007CRMec.335..584I. doi:10.1016/j.crme.2006.11.007. Retrieved 2007-11-28. In this short Note we present the original Boussinesq's contribution to the nonlinear theory of the two dimensional standing gravity water wave problem, which he defined as ‘le clapotis’.
  10. ↑ Iooss, G.; Plotnikov, P. I.; Toland, J. F. (2005). "Standing Waves on an Infinitely Deep Perfect Fluid Under Gravity" (PDF). Archive for Rational Mechanics and Analysis. 177 (3): 367–478. Bibcode:2005ArRMA.177..367I. doi:10.1007/s00205-005-0381-6. S2CID 122413518. Archived from the original (PDF) on 2007-02-22. Retrieved 2007-11-29. It was, we believe, Boussinesq in 1877 who was the first to deal with nonlinear standing waves. On pages 332-335 and 348-353 of[7]he refers to ‘le clapotis’, meaning standing waves, and his treatment, which includes the cases of finite and infinite depth, is a nonlinear theory taken to second order in the amplitude.
  11. ↑ "D.4.14 Glossary" (pdf). Guidelines and Specifications for Flood Hazard Mapping Partners. Federal Emergency Management Agency. November 2004. CLAPOTIS The French equivalent for a type of STANDING WAVE. In American usage it is usually associated with the standing wave phenomenon caused by the reflection of a nonbreaking wave train from a structure with a face that is vertical or nearly vertical. Full clapotis is one with 100 percent reflection of the incident wave; partial clapotis is one with less than 100 percent reflection.
  12. ↑ Mai, S.; Paesler, C.; Zimmermann, C. (2004). "Wellen und Seegang an Küsten und Küstenbauwerken mit Seegangsatlas der Deutschen Nordseeküste: 2. Seegangstransformation (Waves and Sea State on Coasts and Coastal Structures with Sea State Atlas of the German North Sea Coast: 2. Sea State Transformation)" (PDF). Universität Hannover. Retrieved 2007-12-02. Ein typischer extremer Fall von Reflektion tritt an einer starren senkrechten Wand auf. (A typical case of extreme reflection occurs on a rigid vertical wall.) {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  13. ↑ Jr, Ben H. Nunnally (2007). Construction of Marine and Offshore Structures, Third Edition. Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 31. ISBN 978-0-8493-3052-0. Waves impacting against the vertical wall of a caisson or against the side of a barge are fully reflected, forming a standing wave or clapotis, almost twice the significant wave height, at a distance from the wall of one-half wavelength.
  14. ↑ van Os, Magchiel (2002). "4.2 Pressures due to Non-Breaking Waves". Breaker Model for Coastal Structures: Probability of Wave Impacts on Vertical Walls. Technische Universiteit Delft, Hydraulic and Offshore Engineering division. pp. 4–33. Retrieved 2007-11-28. This phenomenon is also called "Clapotis" and the circular orbits of the particle movements have degenerated into straight lines. This results in only vertical velocities at the antinodes and horizontal velocities at the nodes.
  15. ↑ Woodroffe, C. D. (2003). Coasts: form, process, and evolution. Cambridge, UK: Cambridge University Press. p. 174. ISBN 978-0-521-01183-9. The standing wave will alternately rise and collapse as kinetic energy is converted into potential energy and back again.
  16. ↑ Peabody, Cecil Hobart (1904). Naval architecture. New York: J. Wiley & Sons. p. 287. This action is most clearly seen where a wave is reflected from a vertical sea-wall, and is known as the clapotis.
  17. ↑ Hirayama, K. (2001). "Numerical Simulation of Nonlinear Partial Standing Waves using the Boussinesq Model with New Reflection Boundary". Report Ff the Port and Airport Research Institute. 40 (4): 3–48. The waves in front of actual seawalls and harbor breakwaters, however, are rather partial standing waves such that some incident wave energy is dissipated…
  18. ↑ Hirayama, K. (2001). "Numerical Simulation of Nonlinear Partial Standing Waves using the Boussinesq Model with New Reflection Boundary". Report Ff the Port and Airport Research Institute. 40 (4): 3–48. The waves in front of actual seawalls and harbor breakwaters, however, are rather partial standing waves such that some incident wave energy is dissipated…
  19. ↑ خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام FEMA2 وارد نشده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  20. ↑ Leo H. Holthuijsen (2007). Waves in Oceanic and Coastal Waters. Cambridge, UK: Cambridge University Press. p. 224. ISBN 978-0-521-86028-4. A partially standing wave due to the (partial) reflection of an incident wave against an obstacle. The ellipses are the trajectories of the water particles as they undergo their motion in one wave period.

برای مطالعه بیشتر

[ویرایش]
  • Boussinesq, J. (1872). "Théorie des ondes liquides périodiques". Mémoires Présentés Par Divers Savants à l'Académie des Sciences. 20: 509–616.
  • Boussinesq, J. (1877). "Essai sur la théorie des eaux courantes". Mémoires Présentés Par Divers Savants à l'Académie des Sciences. 23 (1): 1–660.
  • Hires, G. (1960). "Étude du clapotis". La Houille Blanche. 15 (2): 153–63. doi:10.1051/lhb/1960032.
  • Leméhauté, B.; Collins, J. I. (1961). Clapotis and Wave Reflection: With an Application to Vertical Breakwater Design. Civil Engineering Dept. , Queen's University at Kingston, Ontario.

پیوند به بیرون

[ویرایش]