Skip to main content
Log in

Effects of viscosity on water waves

  • Published:
Il Nuovo Cimento C

Summary

The paper deals with the behaviour of a viscous liquid whose flow preserves the structure of the material columns. A balance law for energy is established which accounts for Navier-Stokes dissipation; on appealing to the invariance of such a low under rigid motions, balance equations for mass and linear momentum are derived. It is an outstanding consequence of the theory that the simultaneous occurence of viscosity and inertia terms makes long gravity waves be governed by the combined Korteweg-de Vries and Burgers equation.

Riassunto

Si considera il comportamento di un liquido viscoso il cui flusso conserva la struttura delle colonne materiali. Si formula un bilancio dell'energia che contiene il termine dissipativo di Navier-Stokes; applicando quindi l'invarianza di tale legge di bilancio per moti rigidi si deducono le leggi di bilancio per la massa e la quantità di moto. È una rilevante conseguenza della teoria che, per la simultanea presenza di termini inerziali e viscosità, le onde lunghe di gravità sono governate dall'equazione combinata di Korteweg-de Vries e Burgers.

Резюме

Рассматривается поведение вязкой жидкости, поток которой сохраняет структуру столба вешества. Формулируется баланс энергии, который содержит диссипативный член Навье-Стокса. Используя инвариантность этого закона относительно недформируемых движений, выводятся уравнения баланса для массы и импульса. Получено важное следствие зтой теории: одновременное появление членов, связанных с вязкостью и инерцией, приводит к что длинные гравитационные волны определяются объединенным уравнением Кортевега-де Вриса и ъургерса.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. J. J. Stoker:Water Waves (New York, N. Y., 1957).

  2. — andJ. Hamilton:J. Fluid Mech.,83, 289 (1977).

    Article  MathSciNet  Google Scholar 

  3. E. Ott andR. N. Sudan:Phys. Fluids,13, 1432 (1970).

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. T. Kakutani andK. Matsuuchi:J. Phys. Soc. Jpn.,39, 237 (1975);J. W. Miles:Phys. Fluids,19, 1063 (1976).

    Article  MathSciNet  ADS  Google Scholar 

  5. M. I. G. Bloor:Phys. Fluids,13, 1435 (1970).

    Article  MATH  ADS  Google Scholar 

  6. M. Yanowitch:J. Fluid Mech.,29, 209 (1977);A. Prosperetti:Phys. Fluids,19, 195 (1976).

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. C. C. Mei:J. Math. Phys. (N. Y.),45, 266 (1966).

    MATH  MathSciNet  Google Scholar 

  8. A. E. Green andP. M. Naghdi:J. Fluid Mech.,78, 237 (1976).

    Article  MATH  ADS  Google Scholar 

  9. F. Bampi andA. Morro:Nuovo Cimento C,1, 377 (1978).

    MathSciNet  ADS  Google Scholar 

  10. R. E. Meyer:Structure of collisionless shocks, inNonlinear Waves, edited byS. Leibovich andA. R. Seebass (London, 1977).

  11. C. H. Su andC. S. Gardner:J. Math. Phys. (N. Y.),10, 536 (1969).

    Article  MATH  MathSciNet  ADS  Google Scholar 

  12. F. Bampi andA. Morro:Lett. Nuovo Cimento,26, 61 (1979).

    MathSciNet  ADS  Google Scholar 

  13. F. Bampi andA. Morro:Nuovo Cimento C,2, 352 (1979).

    ADS  Google Scholar 

  14. R. S. Johnson:J. Fluid Mech.,42, 49 (1970).

    Article  MATH  MathSciNet  ADS  Google Scholar 

  15. A. Jeffrey andT. Kakutani:SIAM Rev.,14, 582 (1972).

    Article  MATH  MathSciNet  Google Scholar 

  16. D. J. Kaup:Physica D (The Hague),1, 391 (1980).

    MathSciNet  ADS  Google Scholar 

  17. K. O. Friedrichs:Commun. Pure Appl. Math.,1, 81 (1948).

    Google Scholar 

  18. H. Lamb:Hydrodynamics, VI edition (Cambridge, 1932).

  19. To admit a dependence of physical parameters on the ordering parameter is customary in the literature (see,e.g. —; an analogous procedure is adopted in connection with particular fields (see,e.g. H. Washimi andT. Taniuti:Phys. Rev. Lett.,17, 996 (1966).

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. J. M. Burgers:Adv. Appl. Mech.,1, 171 (1948).

    Article  MathSciNet  Google Scholar 

  21. D. J. Korteweg andG. De Vries:Philos. Mag.,39, 422 (1895).

    MATH  Google Scholar 

  22. W. Ferguson, P. Saffman andH. Yuen:Stud. Appl. Math.,58, 165 (1978).

    MATH  MathSciNet  Google Scholar 

  23. T. Kakutani:J. Phys. Soc. Jpn.,30, 272 (1971).

    Article  Google Scholar 

  24. V. D. Djordjevic:Int. J. Non-Linear Mech.,15, 443 (1980).

    Article  MATH  MathSciNet  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Bampi, F., Morro, A. Effects of viscosity on water waves. Il Nuovo Cimento C 4, 551–562 (1981). https://doi.org/10.1007/BF02506958

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF02506958

Keywords

Navigation