Abstract The present study is a new experimental investigation into energy dissipation due to wave breaking. Long-crested wave groups based on JONSWAP spectra are generated in a wave flume to estimate the energy loss from the wave packet due to the occurrence of single breaking events. These events range from gentle spilling to large plunging breakers. The fractional energy losses and breaking strength parameter are shown to be in good agreement with previous studies based on other spectral shapes. Due to the significance of wave breaking in the evolution of large ocean waves, the dissipative model of Tian et al. (2010) [1] is examined and improved upon for JONSWAP spectra. Local wave geometry and breaking duration obtained from measurements using an accurate two-camera setup are employed to obtain new parameterisations, directly applicable to realistic ocean waves. An increase of approximately 85% in the proportionality constant needed to compute νeddy is deemed necessary such that energy losses from the new experimental wave groups are accurately captured. Furthermore, it is shown that the time and length scales of the breaking process are well correlated to the local steepness of the wave event, and new fits are obtained that considerably reduce the scatter of the original model. As focused wave groups represent the most probable shape of large wave events in the open seas, the improved model can be implemented in computationally-efficient numerical potential flow solvers to simulate energy dissipation from breaking events in realistic waves.

中文翻译：

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基于 JONSWAP 谱的长波峰聚焦波群的破波能量耗散

摘要 本研究是对波浪破碎引起的能量耗散的一项新的实验研究。在波槽中生成基于 JONSWAP 谱的长峰波群，以估计由于单个破碎事件发生而导致的波包能量损失。这些事件的范围从温和的溢出到大型的暴跌破碎机。部分能量损失和断裂强度参数与之前基于其他光谱形状的研究非常吻合。由于波浪破碎在大海浪演化中的重要性，Tian 等人的耗散模型。(2010) [1] 对 JONSWAP 光谱进行了检查和改进。使用准确的两台相机设置从测量中获得的局部波几何形状和断裂持续时间用于获得新的参数化，直接适用于现实的海浪。计算 νeddy 所需的比例常数增加约 85% 被认为是必要的，以便准确捕获新实验波组的能量损失。此外，它表明破碎过程的时间和长度尺度与波浪事件的局部陡度密切相关，并且获得了新的拟合，大大减少了原始模型的分散。由于聚焦的波浪群代表了公海中大波浪事件最可能的形状，因此可以在计算效率高的数值势流求解器中实施改进的模型，以模拟真实波浪中破碎事件的能量耗散。计算 νeddy 所需的比例常数增加约 85% 被认为是必要的，以便准确捕获新实验波组的能量损失。此外，它表明破碎过程的时间和长度尺度与波浪事件的局部陡度密切相关，并且获得了新的拟合，大大减少了原始模型的分散。由于聚焦的波浪群代表了公海中大波浪事件最可能的形状，因此可以在计算效率高的数值势流求解器中实施改进的模型，以模拟真实波浪中破碎事件的能量耗散。计算 νeddy 所需的比例常数增加约 85% 被认为是必要的，以便准确捕获新实验波组的能量损失。此外，它表明破碎过程的时间和长度尺度与波浪事件的局部陡度密切相关，并且获得了新的拟合，大大减少了原始模型的分散。由于聚焦的波浪群代表了公海中大波浪事件最可能的形状，因此可以在计算效率高的数值势流求解器中实施改进的模型，以模拟真实波浪中破碎事件的能量耗散。结果表明，破裂过程的时间和长度尺度与波浪事件的局部陡度密切相关，并且获得了新的拟合，大大减少了原始模型的分散。由于聚焦的波浪群代表了公海中大波浪事件最可能的形状，因此可以在计算效率高的数值势流求解器中实施改进的模型，以模拟真实波浪中破碎事件的能量耗散。结果表明，破裂过程的时间和长度尺度与波浪事件的局部陡度密切相关，并且获得了新的拟合，大大减少了原始模型的分散。由于聚焦的波浪群代表了公海中大波浪事件最可能的形状，因此可以在计算效率高的数值势流求解器中实施改进的模型，以模拟真实波浪中破碎事件的能量耗散。