液体自由面是什么

充液系统中液体与气体的接触边界面呈为液体的自由面。
这是流体力学的内容。
液体自由面上的液体支点的运动有如下假定，在不考虑液体波浪破碎的情况下，自由面上的液体质点在运动过程中始终在自由面上，即成立自由面守恒原理。

液体自由面

liquid，free surface waves in

液体自由表面受扰后出现的此起彼伏的波浪运动。液体自由表面是指江河湖海和开口容器中的液体等接触大气的液面。静止液体自由表面是水平的，受扰后液体质点离开其平衡位置，同时重力和表面张力发挥回复力作用促其返回平衡位置，然后质点在惯性作用下继续向另一侧运动，从而形成液体质点的振动和因振动传播而产生的自由表面波。若波长比波高大得多，则自由表面的曲率很小，表面张力也很小，可忽略其作用，只考虑重力，这种液体自由表面波称为重力波。反之，若波长极短，则自由表面曲率很大，表面张力也很大，可忽略重力作用，只考虑表面张力，这种波称为毛细波或涟波，其波长在1～2厘米之间。微风吹皱的一湖春水就是毛细波的一例。液体自由表面波的要素同波的要素基本一致。波速依赖于波长的称弥散波，如深水重力波、毛细波等；波速与波长无关的称非弥散波，如浅水重力波。小振幅波的波速为，式中h为液深；σ为表面张力；ρ为液体密度；k为波数；g为重力加速度。对毛细波，只考虑表面张力作用，。对重力波，只考虑重力作用，；无限水深时，；浅水时，kh?1，th(kh)≈kh,。在有限振幅波中，斯托克斯波的波速为c＝(g／k)，式中a为波幅。孤立波的波速 ，式中h为无波时静止液面的水深。许多单个波组成的波群的传播速度称为群速。若干波幅和周期都很接近的进行波叠加后形成波列，波列的包络称为波包。波包包络许多单个波，又称波群（图1），波群的波长比其中单个波的波长大得多 。群速cg同波速c的关系由瑞利公式给出：，式中λ为波长。弥散波的群速不等于波速，例如深水重力波的群速等于其波速的一半；毛细波的群速为波速的3／2倍。非弥散波的群速同波速相等。群速也是波能量的传播速度。