Skip to main content
Erschienen in: Journal of Engineering Mathematics 1/2014

01.04.2014

Davies’ surface condition and singularities of deep water waves

verfasst von: Sunao Murashige

Erschienen in: Journal of Engineering Mathematics | Ausgabe 1/2014

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Davies’ surface condition is an approximate free-surface condition on gravity waves progressing in permanent form on water of infinite depth. It is known that this condition preserves essential features of finite-amplitude waves including the highest one. This paper proposes a new surface condition that generalizes Davies’ idea of approximation and covers a fully nonlinear condition. Analytic continuation of the proposed surface condition allows us to explore singularities of solutions that dominate the flow. The results of singularity analysis elucidate the connection between Davies’ approximate solution and the fully nonlinear solution. In addition, it is shown that the nonmonotonic variation of wave speed with wave steepness can be predicted using a linear sum of a relatively small number of singularities. This suggests that a suitable choice of a parameter in the proposed surface condition can move singularities away from the flow field without changing their structure and may reduce numerical difficulties due to singularities for large-amplitude waves.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Davies TV (1951) The theory of symmetrical gravity waves of finite amplitude. I. Proc R Soc Lond A 208:475–486ADSCrossRefMATH Davies TV (1951) The theory of symmetrical gravity waves of finite amplitude. I. Proc R Soc Lond A 208:475–486ADSCrossRefMATH
2.
Zurück zum Zitat Milne-Thomson LM (1968) Theoretical hydrodynamics, 5th edn. Dover, New YorkMATH Milne-Thomson LM (1968) Theoretical hydrodynamics, 5th edn. Dover, New YorkMATH
3.
Zurück zum Zitat Davies TV (1952) Gravity waves of finite amplitude. III. Steady, symmetrical, periodic waves in a channel of finite depth. Quart Appl Math 10:57–67MATHMathSciNet Davies TV (1952) Gravity waves of finite amplitude. III. Steady, symmetrical, periodic waves in a channel of finite depth. Quart Appl Math 10:57–67MATHMathSciNet
4.
5.
Zurück zum Zitat Vanden-Broeck J-M, Miloh T (1995) Computations of steep gravity waves by a refinement of Davies-Tulin’s approximation. SIAM J Appl Math 55:892–903CrossRefMATHMathSciNet Vanden-Broeck J-M, Miloh T (1995) Computations of steep gravity waves by a refinement of Davies-Tulin’s approximation. SIAM J Appl Math 55:892–903CrossRefMATHMathSciNet
6.
Zurück zum Zitat Murashige S (2012) Validity of Davies’ approximate solutions for water waves. In: Proceedings of 10th International Conference on Hydrodynamics 2: 214–219 Murashige S (2012) Validity of Davies’ approximate solutions for water waves. In: Proceedings of 10th International Conference on Hydrodynamics 2: 214–219
7.
Zurück zum Zitat Vanden-Broeck J-M (2010) Gravity-capillary free-surface flows. Cambridge University Press, CambridgeCrossRefMATH Vanden-Broeck J-M (2010) Gravity-capillary free-surface flows. Cambridge University Press, CambridgeCrossRefMATH
10.
Zurück zum Zitat Tanaka M (1983) The stability of steep gravity waves. J Phys Soc Japan 52:3047–3055ADSCrossRef Tanaka M (1983) The stability of steep gravity waves. J Phys Soc Japan 52:3047–3055ADSCrossRef
12.
14.
Zurück zum Zitat Havelock TH (1919) Periodic irrotational waves of finite height. Proc R Soc Lond A 95:38–51ADSCrossRef Havelock TH (1919) Periodic irrotational waves of finite height. Proc R Soc Lond A 95:38–51ADSCrossRef
16.
Zurück zum Zitat Grant MA (1973) The singularity at the crest of a finite amplitude progressive Stokes wave. J Fluid Mech 59:257–262ADSCrossRefMATH Grant MA (1973) The singularity at the crest of a finite amplitude progressive Stokes wave. J Fluid Mech 59:257–262ADSCrossRefMATH
17.
Zurück zum Zitat Schwartz LW (1974) Computer extension and analytic continuation of Stokes’ expansion for gravity waves. J Fluid Mech 62: 553–578 Schwartz LW (1974) Computer extension and analytic continuation of Stokes’ expansion for gravity waves. J Fluid Mech 62: 553–578
20.
Zurück zum Zitat Murashige S (2012) Numerical use of exterior singularities for computation of gravity waves in shallow water. J Eng Math 77:1–18CrossRefMATHMathSciNet Murashige S (2012) Numerical use of exterior singularities for computation of gravity waves in shallow water. J Eng Math 77:1–18CrossRefMATHMathSciNet
Metadaten
Titel
Davies’ surface condition and singularities of deep water waves
verfasst von
Sunao Murashige
Publikationsdatum
01.04.2014
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Engineering Mathematics / Ausgabe 1/2014
Print ISSN: 0022-0833
Elektronische ISSN: 1573-2703
DOI
https://doi.org/10.1007/s10665-013-9633-x

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2014

Journal of Engineering Mathematics 1/2014 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.