采用混合模型数值模拟从深海到浅海内波的传播

在南海东沙岛附近, 从MODIS遥感图像发现内波传播是从深海经陆架坡再到浅海, 由于深海和浅海环境条件的差异以及传播模型的适用条件不同, 因此 不能采用同一模型模拟内波的传播, 需用两种模型来分别模拟内波在深海和浅海中的传播. 采用差分法, 首先用非线性薛定谔方程模拟了深海内波的传播, 然后用EKdV方程模拟了内波在浅海中的继续传播. 模拟结果与实际的MODIS遥感内波图像相符合, 并与应用单一模型模拟结果相比, 混合模型模拟该海区的内波传播更接近遥感实测, 表明了混合模型的合理性.     

Three-dimensional stretched flow of Jeffrey fluid with variable thermal conductivity and thermal radiation

This article addresses the three-dimensional stretched flow of the Jeffrey fluid with thermal radiation. The thermal conductivity of the fluid varies linearly with respect to temperature. Computations are performed for the velocity and temperature fields. Graphs for the velocity and temperature are plotted to examine the behaviors with different parameters. Numerical values of the local Nusselt number are presented and discussed. The present results are compared with the existing limiting solutions, showing good agreement with each other.     

海洋内波垂向结构求解的几种数学方法

海洋内波垂向结构的求解有不同的数学方法.首先,简述了利用两次Sturm变换,将内波控制方程转化为Sturm-liouville标准型的主要过程.其次,给出了由一般二阶变系数常微分方程的通用变换方法,将内波控制方程转化为Sturm-liouville标准型的方法.随后,通过直接差分法,给出了将内波控制方程离散化为矩阵特征值问题的一般过程.最后,详述了Thomson-Haskell方法求解内波垂向结构的过程.     

稳定分层湍流的大涡模拟

稳定分层湍流是大气和海洋流动中常见的自然现象, 是预测大气和海洋流动的重要物理机制. 我们用大涡模拟方法研究稳定分层流体湍流, 以期获得与实际大气和海洋中稳定分层湍流相符的性质. 我们在不同初始条件的流场和不同的流动特征参数（雷诺数Re和弗罗德数Fr）下用大涡模拟方法获得充分发展湍流场. 通过分析湍动能和湍流特征尺度随时间的演化考察稳定分层湍流演化过程; 并通过三维能谱、水平和垂直能谱来检验数值模拟是否和真实大气、海洋中实测结果一致. 研究结果表明, 大涡模拟可以用较少网格数获得和实测一致的稳定分层湍流性质. 不同的初始流场都能演化为湍流, 并且发现演化过程的后期总是内波能量占优势. 研究证实要获得和实测一致的稳定分层湍流的关键是特征参数必须满足一定条件： 特征雷诺数和弗罗德数不一定要和实际大气和海洋中的参数相等, 但是要求雷诺数足够大, 弗罗德数足够小（例如Re〉102, Fr〈0.1）; 特别重要的是组合参数ReFr2必须大于10.     

分层流体中尾迹时间序列结构的实验研究

在大型重力式分层流水槽中,采用多点组合探头阵列的动态测量方法,通过对线性密度分层盐水中拖曳球产生的扰动密度场的时间序列分析,研究了运动物体生成内波的运动学和动力学特性,实验获得了体积效应内波向尾迹内波转变的特征结构和体积效应内波传播的三维非对称结构,由此建立了体积效应内波的预测模型.研究表明：建立以实验为依据的理论预测模型是运动源致内波研究的有效途径.     

三层密度分层流体界面内波三阶Stokas解的研究

以小振幅波理论为基础,利用摄动方法研究了三层密度分层流体的界面内波,给出了各层流体速度势的三阶渐近解及界面内波波面位移的三阶Stokes波解.结果表明:界面内波波面位移的三阶Stokes波解描述了界面波的三阶非线性修正及两界面波之间的三阶非线性相互作用;波速不仅取决于波数和各层流体的厚度,而且还与波幅有关.     

无限深水中具有指数密度变率的周期性永形内波渐进解析解

采用同伦分析方法研究了一系列有限振幅的周期深水驻波问题.水密度在垂直方向的分布可以是变化的,假设为指数连续分布.提出一种新形式的偏微分方程作为辅助方程,获得解的新的表达形式来满足底部的边界条件和无限大的刚性假设.给出了解的表达式中系数的递推关系和周期海洋内波形成的永久驻波的显式表达式.得到垂直方向和水平方向的全局收敛解,揭示了密度变量和内波幅度间的关系.同伦分析方法对求解具有指数密度率周期性的永形波解是一致有效的.     

海洋内波水平波数的数值计算

海洋内波是发生在层化海洋内部的一种波动现象,其色散关系的求解是研究海洋内波的基础.应用Thompson-Haskell算法,对线性内波方程的推导进行了详尽的描述,结合算例给出了求解水平波数的方法.在此基础上,可以给出海洋内波的色散关系,进而求解海洋内波的垂向结构.     

分层流体中内波与半潜平台相互作用的模型试验

对密度分层流体中内波与半潜平台的相互作用问题进行了模型试验研究.采用摇板方法进行了内波造波试验,对内波波长、周期和波高进行了测量分析,获得了内波波高和波长与周期之间的相关关系.利用激光和倾角仪方法对半潜平台的纵荡和纵摇运动响应进行了测量分析,获得了平台纵荡运动及纵摇角幅值与内波周期之间的相关关系.结果表明,在半潜平台的设计与应用中,内波对其运动响应的影响是不可忽视的.特别地,发现了在内波周期的某个范围内,半潜平台的纵荡和纵摇都会出现倍频周期运动响应的现象.     

海洋内波的红外成像探测研究进展

海洋内波对海表温度的调制机理研究最早始于20世纪60年代,之后随着遥感技术的进步和红外传感器精度的提高,海洋内波的红外遥感实验也大大增多。本文主要从理论研究和实验观测两方面介绍了国内外学者关于海洋内波的红外遥感探测机理研究的主要工作。