收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Langmuir环流和波浪破碎对上层海洋混合影响的数值研究

李爽  
【摘要】: 表面波主要通过两种方式影响上海洋混合层(OML):(1)波浪破碎(WB),WB导致的波浪能量通量可以在海表提供额外湍动能源,同时增强近表层能量耗散;(2) Langmuir环流(LC),风生Stokes漂流与平均流共同作用导致的LC对OML内湍流生成和垂向混合的影响至关重要。尽管它们产生的湍流能量通量仅限于海表几米之内,但是它们却可以影响整个OML内的湍流混合过程。 混合层数值模拟,如,湍封闭模型已经被用于模拟OML (Kantha and Clayson,2004; Sun et al.2005),这些模型对于LC和其它混合过程的模拟研究尚不完整。本文利用MY2.5阶湍封闭模式,参照Craig和Banner (1994),通过修改边界条件及模式控制方程中的源函数项等,研究LC与其它动力和热力过程(WB、海表热通量)的相互作用机制,特别是WB和LC共同作用所引起的强混合问题。其中包括研究不同海况下(不同风速、不同破碎强度和不同海表热通量)LC对海洋上层混合(如:混合深度、强度、混合率等)的影响。通过逐一或联合考虑不同风速下、有无WB、不同海表热通量大小时,LC对海洋上层混合的影响。 为了更加细致地描述LC和WB对OML内湍流生成机制的相对作用,本文对介于直接数值模拟(DNS)和参数化湍封闭模式之间的三维湍流模拟工具—大涡模拟(LES)进行了改进,使之包含了OML中小尺度动力过程,并针对LC和WB对OML的影响进行数值模拟。通过分析湍动能收支,讨论了标准边界层(剪切和浮力)和考虑波浪影响下的湍流边界层(WB和LC)湍动能收支各项的相对重要性。另外,通过不同风速和不同波浪条件下的理想数值实验,考察了不同海况下LC和WB对混合机制的影响。 最后,利用LES方法模拟了伍兹霍尔实验室海气相互作用边界层耦合低风速观测实验(CBLAST-Low),并对湍流Langmuir数Lat大于2(剪切)、Lat,小于1(LC)、风速逐渐增强,风速逐渐减弱以及风速迅速减小五种情况下,比较分析了观测与LES数值实验结果间的异同,研究了LC和WB对湍流生成和混合机制的影响。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵凯;栾曙光;张瑞瑾;;强台风“珍珠”引起的近岸波浪场数值分析[J];海洋预报;2011年04期
2 ;[J];;年期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高睿;任冰;;波浪沿斜坡传播的SPH数值模拟[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
2 梁修锋;于洋;杨建民;;消波滩消波的数值模拟与反射系数计算[A];2006年度海洋工程学术会议论文集[C];2006年
3 李志强;陈子燊;李志龙;冯砚青;;粤东后江湾近岸波浪要素变化特征分析[A];第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集[C];2005年
4 余锡平;汪洋;;江苏沿岸海域海洋动力环境的计算分析[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年
5 张俞;洪广文;冯卫兵;吴中;;考虑能量损耗的全水非线性波传播数学模型与数值模拟[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
6 陈杰;蒋昌波;郭杰;刘虎英;;基于PLIC-VOF的冲泻区波浪运动数值模拟[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
7 程永舟;蒋昌波;陈纯;;浅水非线性波作用下沙质斜坡床面形态演化试验研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
8 詹杰民;董志;李毓湘;;线性与非线性及规则与不规则波浪数值水池的研究与应用[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 王世澎;秦延龙;孙昭晨;梁书秀;;波生沿岸流的垂向结构特征分析[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
10 于洋;崔丽芳;李玉成;董国海;;平缓岸坡上波浪破碎的实验研究[A];第十三届全国水动力学研讨会文集[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李琨;波浪破碎散射模式的研究及应用[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
2 李爽;Langmuir环流和波浪破碎对上层海洋混合影响的数值研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
3 孙群;海浪破碎对海洋上混合层影响的数值研究[D];中国海洋大学;2003年
4 唐军;近岸波浪场的缓坡模型数值模拟及波流场中污染物输运的研究[D];大连理工大学;2005年
5 任春平;沿岸流不稳定运动的实验研究及理论分析[D];大连理工大学;2009年
6 马小舟;近岸低频波浪的Boussinesq模拟[D];大连理工大学;2006年
7 游涛;波浪在斜坡上的传播破碎及沿岸流研究[D];天津大学;2004年
8 王世澎;波浪对潮流影响的数值模拟研究[D];大连理工大学;2007年
9 李金宣;多向聚集极限波浪的模拟研究[D];大连理工大学;2008年
10 何海伦;非线性数值波浪水槽及其应用[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙宝楠;波浪破碎过程对油滴垂直混合的作用研究[D];国家海洋局第一海洋研究所;2010年
2 张陈浩;斜坡平台上波浪破碎变形试验及数值研究[D];长沙理工大学;2012年
3 刘二利;波浪破碎过程的能量损失[D];大连理工大学;2004年
4 李春颖;基于Boussinesq方程的海岸地区波浪数学模型研究[D];天津大学;2004年
5 李鹏;波浪在潜堤上传播和破碎[D];南京水利科学研究院;2005年
6 王进;波浪场中污染物混合系数的实验研究[D];大连理工大学;2007年
7 李亮;沿岸流不稳定运动的数值模拟[D];大连理工大学;2009年
8 包伟斌;非线性波浪数值模拟及波浪浅化[D];大连理工大学;2006年
9 连怡贞;近岸波浪变形数值模拟及破波带沿岸流计算[D];天津大学;2007年
10 高军;近岸结构物波浪爬高的数值模拟[D];大连理工大学;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978