發(fā)布時間：2020-04-18 19:17

【摘要】： 本論文首先介紹了內波的基本概念:內波的觀測、生成機制、分布、傳播演變過程以及內波和混合等。關于內波破碎和海洋中的湍流混合,論文第二章作了較為詳細的總結,包括有導致內波破碎的對流和剪切不穩(wěn)定、非線性相互作用和PSI機制、內波在傾斜地形上的反射、邊界層區(qū)域的強混合和大洋內區(qū)的交換、內波和剪切流場的作用、湍流動能耗散率ε的參數(shù)化方法、海洋湍流中的通量估計、混合效率、GM譜和內波破碎所致層化湍流的統(tǒng)計特征,而這些也是數(shù)值模擬結果分析、比較的基礎。 論文工作的重點是利用高精度的擬譜方法,直接模擬層結海洋中小振幅內行進波的演變和破碎過程,為此作者進行了一系列二維垂直平面內和三維空間內的直接數(shù)值實驗。通過結果的分析和比較,得到如下結論:1)對小振幅高頻內波而言,導致其不穩(wěn)定而破碎的為PSI機制,即基波的能量向低頻、高波數(shù)的次級波傳遞,形成一次級波包,該波包頻率約為基波頻率的1/2,而逐漸增強的剪切作用則克服了層結的反向力矩作用,導致內波破碎并形成層化湍流;2)內波破碎出現(xiàn)的時間和基波振幅成反比關系,對于粘性系數(shù),由于粘性系數(shù)的增大(減小),使得耗散尺度亦增大(減小),向小尺度運動級串的能量不易(更易)堆積,致使內波破碎出現(xiàn)的時間延后(提前),并且破碎后層化湍流的強度相對減弱(加強);3)內波演變和破碎過程中非線性作用的重要性不僅和Froude數(shù)Fr有關,而且還和基波頻率有關。對高頻內波而言,導致其破碎的為PSI機制,而對于較低頻內波,演變過程中PSI機制并沒有占據(jù)主導地位,雖然內波最終破碎,但等密度面的翻轉卻是發(fā)生在基波頻率的運動上;4)跨等密度面擴散系數(shù)kρ和Cox數(shù)C_x以及混合效率γ的變化規(guī)律較為相似,在內波破碎之前,k_ρ、C_x和γ均維持在低值水平,內波破碎后, k_ρ、C_x和γ迅速增大,并在湍流維持在一定強度時, k_ρ、C_x和γ均維持在較高值水平,隨后由于湍流的衰弱, k_ρ、C_x和γ較快的變小,但衰減速度逐步放緩;5)關于浮力通量譜,在初始階段,浮力通量
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：P731.22

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本文編號：2632441