【摘要】：為定量分析內(nèi)孤立波破碎的混合過程,本文在二維內(nèi)波水槽中進行了兩層流體第一模態(tài)內(nèi)孤立波在斜坡上破碎的實驗,運用粒子圖像測速技術(shù)(PIV)測量內(nèi)孤立波傳播、破碎、反射過程的流場,計算渦度、湍動能和湍耗散率。結(jié)果表明不同振幅內(nèi)波在不同角度斜坡上破碎時各個量的分布特征十分相似,各組實驗各要素時間序列中均有兩個峰值,分別發(fā)生于非線性增強和破碎時刻。得到破碎時湍耗散率與內(nèi)孤立波振幅的關系為:較小振幅內(nèi)波的湍耗散率與振幅呈2次關系,無因次振幅增大到0.9湍耗散率趨于不變;與斜坡角度的關系為:對于小振幅內(nèi)波斜坡角度增大,破碎程度降低,耗散率減小;振幅較大時,存在一個角度使破碎程度最大。破碎引起的湍耗散率的量級在10 7到10 4m2/s3之間,比實測海洋中內(nèi)孤立波傳播界面和內(nèi)潮遇地形破碎的湍耗散大1個量級。
[Abstract]:In order to quantitatively analyze the mixing process of internal solitary wave breakup, a two-layer experiment of the first mode internal solitary wave breaking on a slope was carried out in a two-dimensional internal wave flume. Particle image velocimetry (PIV) was used to measure the propagation and breakage of internal solitary wave. The vorticity, turbulent kinetic energy and turbulent dissipation rate of the reflection process are calculated. The results show that the distribution characteristics of the internal waves with different amplitudes are very similar when they are broken on the slopes at different angles. There are two peaks in the time series of each element of the experiment, which occur at the time of nonlinear enhancement and breakup, respectively. The relationship between the turbulent dissipation rate and the amplitude of the internal solitary wave is obtained as follows: the turbulent dissipation rate of the small amplitude shows a second relation with the amplitude, and the dimensionless amplitude increases to 0.9 turbulence dissipation rate. The relationship between the slope angle and the slope angle is as follows: for the small amplitude internal wave slope angle increases, the degree of breakage decreases and the dissipation rate decreases, and when the amplitude is larger, there exists an angle to make the breakage degree maximum. The turbulent dissipation rate caused by breakage ranges from 10 ~ 7 to 10 4m2/s3, which is one order of magnitude larger than that of the observed internal solitary wave propagation interface and the topographic breakup of the internal tide.
【作者單位】： 中國海洋大學海洋與大氣學院;廣東海洋大學海洋與氣象學院;
【基金】：國家自然科學基金項目,41476001號 GLOD開放課題項目,GLOD1402號 中國海洋大學基本科研業(yè)務項目,201362011號
【分類號】：P731.24

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本文編號：2398810