重庆交通大学 河海学院 重庆市 400074
摘要：辐射应力解决了近岸波生流的产生机理问题，在波浪传播过程通过某一断面时，断面一侧流体的相应总动量会增加，它的等效作用就像在流体上有水平应力作用一样。辐射应力实质上是一种波浪的剩余动量流，而不是力学中的“应力”的概念。辐射应力理论的提出对于近岸波浪相关问题的研究具有重要的参考价值和作用。
关键词：辐射应力；波生流；剩余动量流；辐射应力张量
1、辐射应力的概念及其提出
1.1、辐射应力的概念
波浪在传播过程中，水平动量在沿着波浪传播方向发生转移过程中会向断面一侧转移，使得断面一侧流体的相应总动量增加，就像是在流体上有水平应力作用一样。根据动量守恒原理，波浪在传播过程中具有平行于传播方向的动量，其大小与波浪振幅的平方成正比，若是波浪在传播过程中遇阻挡物发生反射，则动量也一定会发生转移，波浪通过断面时必定会对阻挡物产生作用力，该力大小等于波浪动量的变化率——动量流，这种剩余的动量流称之为辐射应力。
1.2、波生流的介绍
波生流是影响近海岸地形、地质条件的诸多因素之一。当波浪传播到靠近海岸的地区会发生一定的变形、折射及破碎，此时波浪尺寸会发生改变，近岸区域也会形成一定水流——波生流（包括沿岸流、裂流和近岸环流等）。当斜向入射的波浪进入海岸后，会在破波带区域产生沿着岸线平行的水流——沿岸流。波生流主要表现为：引起水体质量输送的向岸流和由向岸流引起的近岸水位升高而使底部海水向海流动产生的回流，对于海岸地貌的形成有着重要作用。
1.3、辐射应力概念的提出
辐射应力概念的提出解决了波生流的产生机理问题。近岸波生流实质上就是波高变化所引起的水平动量向附近流体的转移，辐射应力则是描述波浪与附近流体间相互作用的物理量。1962年Longuet-Higgins 和 Stewart在牛顿流体力学定理和速度沿水深均匀分布的假设基础之上，将作用于单位面积水柱体的总动量流的时均值减去没有波浪作用时的静水压力定义为波浪剩余动量流，又称之为辐射应力。辐射应力只是为了便于理解而形象化的名称，它是被平均在水深上的力，并不是力学中常说的作用于某一点单位面积上的“应力”的概念。辐射应力的作用原理可以简化地理解为一种再调整的过程：由于波浪的入射，使岸边流体原有的平衡状态遭到破坏，经过辐射应力的动量转移作用，使水体再次达到一种新的平衡状态。
2、辐射应力张量
2.1激光辐射应力张量的讨论
在讨论波浪的辐射应力张量之前可以先对具有较大参考价值的激光的辐射应力张量进行讨论，进而可以在一定程度上进行类推。
激光在传播的整个过程中其能量密度有可能会很高，因此在研究激光辐射和物质之间的相互作用时，辐射压强就会起到很重要的作用。又因为能量是在激光辐射传播的方向上进行运输的，并且考虑到激光的辐射场具有各向异性的特点，所以激光辐射必然会在它的传播方向上产生力的作用。可以对激光的辐射应力张量进行如下的推导：
在笛卡尔坐标系的基础之上，建立推导系统。设某一点的辐射强度所取的方向余弦为，假设通过该点的吸收面元的法线方向余弦为且它与的方向之间的夹角为，其中：
若是取垂直于轴的平面，可知，作用于单位面积上的力就可以转化为下面的三个方向分量；
②深水情况下,波能流，此时辐射应力张量可表示为：
3、辐射应力理论的研究价值
辐射应力理论能够形象化地描述波浪与水流间相互作用时的能量交换，其对于沿岸流产生的机理分析、波浪增（减）水、沿岸流的流速分布、破波带内底部反向流的速度分布、河口海岸泥沙问题、波流间相互作用等问题的研究具有重要的参考价值和意义。
参考文献
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[3]郑金海,严以新.波浪辐射应力理论的应用和研究进展[J].水利水电科技进展,1999(06):5-7+63.
作者简介
房欣，1997年12月，男，汉，黑龙江齐齐哈尔，本科，学生，研究方向：港口航道与海岸工程。
论文作者:房欣
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/25
标签：应力论文; 波浪论文; 动量论文; 张量论文; 流体论文; 作用论文; 激光论文; 《防护工程》2019年8期论文;