Resposta ressonante de portos: uma análise de circuito equivalente

A resposta de onda superficial de um porto a uma onda incidente prescrita é calculada sob as hipóteses da teoria da água rasa, um fluido ideal e uma boca estreita, M. Um circuito elétrico equivalente é construído, no qual o deslocamento da onda incidente em M aparece como a tensão de entrada e o fluxo através de M aparece como a corrente de entrada. Este circuito contém uma impedância de radiação, Z M, que compreende termos resistivos e indutivos, e uma impedância de porto, Z H, que compreende uma sequência infinita de combinações paralelas de indutância e capacitância que têm correspondência um a um com os modos naturais do porto fechado, junto com um único capacitor, que corresponde ao modo degenerado de deslocamento uniforme e domina a resposta do porto como um ressonador de Helmholtz. Aproximações variacionais para Z H e Z M são desenvolvidas. O circuito equivalente exibe ressonância paralela nas frequências ressonantes do porto fechado, ω n, e ressonância em série em um segundo conjunto de frequências, ₙ, onde ₙ ₙ > 0 e ₀ 0 à medida que M → 0; ₀ corresponde ao modo de Helmholtz. Um canal estreito entre a linha costeira e o porto é representado por uma rede de quatro terminais entre Z M e Z H. Mostra-se que estreitar a boca do porto e/ou aumentar o comprimento do canal não afeta a resposta média do porto a uma entrada aleatória de banda larga, exceto no modo de Helmholtz, mas que aumenta significativamente a resposta nesse modo, que pode dominar a resposta a tsunamis. Os resultados gerais são aplicados a portos circulares e retangulares. O cálculo numérico de Z H para um porto de forma arbitrária é discutido.