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密度连续变化水体内孤立波数值模拟研究

2021-12-26李景远张庆河陈同庆

关键词:理论模型

李景远,张庆河,陈同庆

(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津 300072)

内孤立波是发生在密度稳定层化海水内部的一种波动,是实际海洋环境中常见的海洋动力学现象.内孤立波在传播过程中所携带的巨大能量可诱发水体强烈辐聚辐散和突发性强流[1-2],对海域的生态环境、油气资源开发、水下潜航器安全等具有重要影响[3-5],其生成、传播、演变机制研究一直受到国内外学者广泛关注.

目前关于内孤立波的研究除了一部分现场观测外[6],主要集中于实验室物理模拟和数值模拟工作.谷梦梦等[7]对过山脊内孤立波进行了实验研究,给出了过山脊内孤立波的演变规律.黄文昊等[8]基于内孤立波理论解发展了一种双推板内孤立波实验室造波方法,根据实验结果分析了KdV、eKdV、MCC和mKdV 理论的适用条件.黄鹏起等[9]在二维内波水槽中研究了内孤立波在斜坡上的演变过程,分析了内孤立波破碎时的湍动能、湍流耗散率等变化规律.Kao 等[10]配置了具有有限厚度密度跃层的内孤立波水槽,结果表明,相较于两层模型,密度跃层的存在会削减内孤立波的传播速度.Segur 等[11]的实验也有类似结论.杜辉等[12]、武军林等[13]、黄文昊等[14]、王玲玲等[15]利用重力式分层流水槽研究了内孤立波对水中结构物的作用.这些实验研究对认识内孤立波生成和演变以及内孤立波对结构物的作用具有重要意义,但实验研究受到实验室尺度等的制约,数值模型可以弥补这方面……

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