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短峰波为一基本的三维海洋表面波,代表着当今水波发展的一大前沿态势;表面张力波可产生种种显著效应,与海面雷达遥感直接相关;海流贯穿表面波的整个运行过程.根据上述理念构造出表面张力-重力短峰波的一般线性动力系统,并纳入海流效应,得到下列运动学、动力学变量的解析表达式:自由表面位移、速度势、角频率、波高、波陡、相速度、水质点速度、加速度和轨迹、波压力.该套解析解可包含若干种经典、代表性和最新的波况特例.

关键词：短峰波表面张力线性解波-流相互作用

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任意水深多孔介质海底上的线性波流相互作用

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自然科学进展 2004年第7期14卷 815-818页

作者：锁要红黄虎上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

为了全面、合理地刻画波流相互作用和多孔介质海底分布的这些近岸水域的普遍特征 ,并且充分注意近岸水深变化的一般性 ,从线性水波理论出发 ,运用Green第二恒等式建立了任意水深变化、多孔介质海底上的波流相互作用综合水波模型方... 详细信息

为了全面、合理地刻画波流相互作用和多孔介质海底分布的这些近岸水域的普遍特征 ,并且充分注意近岸水深变化的一般性 ,从线性水波理论出发 ,运用Green第二恒等式建立了任意水深变化、多孔介质海底上的波流相互作用综合水波模型方程理论 .这是对缓坡方程理论的一次有效的扩展 ,为后续非线性波传播理论的建立提供了一个良好的线性波理论基础 .

关键词：波-流相互作用多孔介质海底任意水深 Green第二恒等式缓坡方程线性水波理论

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浅水非线性波流与结构物相互作用研究

浅水非线性波流与结构物相互作用研究

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作者：郑子彧哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

沿海地区结构物无时无刻不承受着复杂的水动力载荷影响。除去波浪作用外,还有因潮汐作用、海上强风、海水密度差异所导致的流的存在,就总体而言,流也是海洋水动力学研究的重要组成部分。因波浪、流等水动力学要素在传播经过不同地形后,... 详细信息

沿海地区结构物无时无刻不承受着复杂的水动力载荷影响。除去波浪作用外,还有因潮汐作用、海上强风、海水密度差异所导致的流的存在,就总体而言,流也是海洋水动力学研究的重要组成部分。因波浪、流等水动力学要素在传播经过不同地形后,性质将发生改变,故当受到流与海底地形影响的波浪与结构物发生作用时,所产生的影响也将与单一要素影响下的结果有所区别。目前国内外的相关研究主要集中在波-流相互作用,波-海底地形相互作用,波-结构物相互作用等几大方面,对诸如波-流-海底地形相互作用的研究相对较少,而对波-流-海底地形-结构物之间的相互作用问题则更需进一步研究。但归纳总结波-流-池底地形间相互作用的规律,并进一步研究各要素在相互作用后对海洋结构物的影响显然十分必要,且这对于海洋结构物的设计、建造与使用具有重要的指导意义。因此,本文将对基于上述两类问题展开研究。本文首先基于开源计算流体动力学(CFD)软件Open FOAM建立了二维及三维数值波浪水池。在此基础上通过对软件的二次开发,构造了能够适应水深变化工况的数值波流水池,并通过将模拟结果与实验及理论值对比的方式验证了数值波流水池的可靠性。利用已构建的数值水池,对二维条件下波-流-池底地形间的相互作用问题进行了研究,涉及孤立波、椭圆余弦波;不同流速及流向的均匀流、剪切流;以及水深恒定和水深改变的两类地形。分别通过对波形结果、波幅或波高沿程变化结果、波浪传播速度沿程变化结果以及波浪反射、透射系数的分析,研究了不同水动力因素对波浪传播过程的影响。随后本文对孤立波与不同流向均匀流在三维条件下与不规则池底地形间的相互作用进行了研究。并通过对比各流速工况下,水池中线及侧壁处在不同时刻波形结果的方式,对由流速与流向改变导致的波形及波浪传播速度变化进行了分析。此外,还通过对比不同时刻三维水池中波面的方式,研究并分析了由池底结构导致的波浪折射现象。最后,本文选取了部分二维工况,对波-流-池底地形-结构物间的相互作用问题进行了研究,并通过与平坦池底结构或仅有波浪的工况进行对比,研究了各要素对结构物所受波浪载荷及波浪爬升幅值的影响。本文通过研究发现:受到流及地形改变的影响,导致波浪的水动力特性发生了变化,进而对结构物所受波浪载荷产生了影响。研究结果表明:波浪传播经过水深变化地形后,波幅或波高最大增幅可达50%。同时,综合考虑波、流及海底地形等因素下,结构物在与波浪传播方向相同的水流作用下所受到的水平方向水动力载荷大于仅有波浪作用的工况。因此,在沿海结构物的设计、使用及维护过程中,应充分考虑波浪、流及海底地形结构对结构物的影响。

关键词：计算流体动力学水动力载荷浅水非线性波波-流相互作用波-结构物相互作用

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北半球平流层行星波与平均流相互作用及其对ENSO的响应

北半球平流层行星波与平均流相互作用及其对ENSO的响应

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第八届博士生学术年会

作者：兰晓青陈文王林中科院大气物理研究所

使用ERA-40再分析资料和ECHAM5/MPI-OM模式输出资料分析了北半球平流层行星波与平均流相互作用及其对ENSO循环的响应。平流层波动主要是受地形的动力强迫和海陆热力差异的热力强迫产生的准定常行星波。结果显示,行星波冬季活动最强,沿... 详细信息

使用ERA-40再分析资料和ECHAM5/MPI-OM模式输出资料分析了北半球平流层行星波与平均流相互作用及其对ENSO循环的响应。平流层波动主要是受地形的动力强迫和海陆热力差异的热力强迫产生的准定常行星波。结果显示,行星波冬季活动最强,沿极地和低纬的两支波导传播,与之前的研究结果一致,而夏季被限制在对流层内。波动的三维结构进一步显示,45°N以北的欧亚大陆和东北太平洋行星波位势高度纬向偏差西倾,表示波动对热量通量向极地输送,是行星波的源。通过计算折射指数发现,行星波的传播受到平均流的调制。冬季E-P通量在中高纬平流层辐合也显示,平均流又会受行星波强迫而减速。ENSO暖事件相对冷事件,行星波的极地波导得到了增强,更多的行星波上传至平流层,而低纬波导被削弱。其中1波与1-3波之和基本一致,而2波呈现出反相的变化,3波的贡献十分有限。在75°N,行星波位势高度纬向偏差在整个纬圈的西倾增强,而在60°N及以南,由于2波和1波的反相变化,位势高度纬向偏差没有显著的倾斜。受行星波强迫,冬季纬向平均风场在中低纬度增强而在中高纬度减弱。ECHAM5/MPI-OM对行星波活动的气候态有较好的模拟能力。但模式对于ENSO极端事件时行星波活动的变化只在对流层与再分析资料所得结果较为一致,而在平流层基本缺乏显著的信号。

关键词：平流层波-流相互作用两支波导 ENSO循环

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北半球平流层行星波与平均流相互作用及其对ENSO的响应

北半球平流层行星波与平均流相互作用及其对ENSO的响应

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第26届中国气象学会年会季风动力学论坛分会场

作者：兰晓青陈文中科院大气物理研究所

关键词：平流层波-流相互作用两支波导 ENSO循环

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平流层极地臭氧损耗影响对流层气候的研究进展

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北京大学学报（自然科学版） 2006年第5期42卷 561-568页

作者：胡永云北京大学物理学院大气科学系暴雨与旱涝灾害试验室北京100871

大气平流层臭氧的严重损耗将导致到达地面的太阳紫外辐射增加已经是公共社会普遍关切的问题。最近几年,平流层臭氧损耗能否对对流层大气环流和气候产生重要影响也引起了广泛的重视,并且已成为大气科学的一个热点问题。观测研究表明近二... 详细信息

大气平流层臭氧的严重损耗将导致到达地面的太阳紫外辐射增加已经是公共社会普遍关切的问题。最近几年,平流层臭氧损耗能否对对流层大气环流和气候产生重要影响也引起了广泛的重视,并且已成为大气科学的一个热点问题。观测研究表明近二三十年来在两极臭氧严重损耗的季节,地表气温有明显的变暖趋势,也就是欧亚大陆1—3月份和南极半岛12—5月份的地面温度呈现显著增温。这些增温趋势很可能是平流层两极的严重臭氧损耗造成的。当然,这些增温并非是由臭氧损耗的辐射效应直接造成的,而是通过波-流相互作用以及平流层-对流层相互作用等动力学过程实现的。大量的数值模拟工作也对此问题进行了研究,一些模拟结果与观测结果基本一致,另一些则发现平流层臭氧损耗的强迫作用较弱,也有模拟工作认为其他外界强迫如温室气体增加和热带海面温度升高也非常重要。作者综述了这一研究领域在近几年的最新研究进展,总结有关的观测分析和数值模拟结果,阐述平流层极地臭氧损耗可能影响地面温度的物理机制,以及澄清各种争论要点。

关键词：臭氧损耗气候变化行星波北极涛动波-流相互作用平流层-对流层相互作用

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