【摘要】： 本論文首先介紹了內(nèi)波的基本概念:內(nèi)波的觀測、生成機(jī)制、分布、傳播演變過程以及內(nèi)波和混合等。關(guān)于內(nèi)波破碎和海洋中的湍流混合,論文第二章作了較為詳細(xì)的總結(jié),包括有導(dǎo)致內(nèi)波破碎的對(duì)流和剪切不穩(wěn)定、非線性相互作用和PSI機(jī)制、內(nèi)波在傾斜地形上的反射、邊界層區(qū)域的強(qiáng)混合和大洋內(nèi)區(qū)的交換、內(nèi)波和剪切流場的作用、湍流動(dòng)能耗散率ε的參數(shù)化方法、海洋湍流中的通量估計(jì)、混合效率、GM譜和內(nèi)波破碎所致層化湍流的統(tǒng)計(jì)特征,而這些也是數(shù)值模擬結(jié)果分析、比較的基礎(chǔ)。 論文工作的重點(diǎn)是利用高精度的擬譜方法,直接模擬層結(jié)海洋中小振幅內(nèi)行進(jìn)波的演變和破碎過程,為此作者進(jìn)行了一系列二維垂直平面內(nèi)和三維空間內(nèi)的直接數(shù)值實(shí)驗(yàn)。通過結(jié)果的分析和比較,得到如下結(jié)論:1)對(duì)小振幅高頻內(nèi)波而言,導(dǎo)致其不穩(wěn)定而破碎的為PSI機(jī)制,即基波的能量向低頻、高波數(shù)的次級(jí)波傳遞,形成一次級(jí)波包,該波包頻率約為基波頻率的1/2,而逐漸增強(qiáng)的剪切作用則克服了層結(jié)的反向力矩作用,導(dǎo)致內(nèi)波破碎并形成層化湍流;2)內(nèi)波破碎出現(xiàn)的時(shí)間和基波振幅成反比關(guān)系,對(duì)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(yùn)動(dòng)級(jí)串的能量不易(更易)堆積,致使內(nèi)波破碎出現(xiàn)的時(shí)間延后(提前),并且破碎后層化湍流的強(qiáng)度相對(duì)減弱(加強(qiáng));3)內(nèi)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(guān),而且還和基波頻率有關(guān)。對(duì)高頻內(nèi)波而言,導(dǎo)致其破碎的為PSI機(jī)制,而對(duì)于較低頻內(nèi)波,演變過程中PSI機(jī)制并沒有占據(jù)主導(dǎo)地位,雖然內(nèi)波最終破碎,但等密度面的翻轉(zhuǎn)卻是發(fā)生在基波頻率的運(yùn)動(dòng)上;4)跨等密度面擴(kuò)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(nèi)波破碎之前,k_ρ、C_x和γ均維持在低值水平,內(nèi)波破碎后, k_ρ、C_x和γ迅速增大,并在湍流維持在一定強(qiáng)度時(shí), 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(guān)于浮力通量譜,在初始階段,浮力通量
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：P731.22

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本文編號(hào)：2632441