浅海流体动力学一种含变湍粘性系数的流速分解模型（Ⅱ）——模型在超浅海风暴潮零阶问题中的应用

本文将流速分解模型应用于作为超浅海风暴潮的渤海风潮，并讨论了变湍帖系数的确定。作为一个初步的，但较为成功的数值试验例子，描述了实际风场作用下的渤海风潮，比较了变湍粘性系数模型与常湍粘性系统模型的计算结果间的差异。     

湍能封闭模型在渤海潮流模拟中的应用

将一个三维湍能封闭模型应用于渤海潮流模拟，通过流速分解的初边值方法，计算了渤海全海区潮波系统、潮流结构，结果与观测符合较好。计算同时给出了湍粘性系数和湍动能的时空分布，比较常湍粘性系数和湍的垂直抛物分布及湍能封闭模拟表明，湍粘性系数的不同选取会对流场结构有显著影响。     

齐次湍流动能输运方程封闭模型在浅海动力学中的应用

该文对已建立的齐次湍流动能输运方程封闭模型 (HKE)封闭的浅海动力学模型进行了检验。湍流混合强度的垂直分布会影流速剖面 ,在风海流、狭长渠道稳态风潮及渠道振荡流流场等的模拟中 ,HKE封闭均取得满意效果 ,结果表明 HKE封闭在正压浅海动力学中是有效的 ,可避免混合长理论的缺陷 ,并未过多增加计算量。振荡流的湍流粘性系数的时间分布特性是时变的 ,其变化频率为振荡频率的两倍 ,且在流速变化最大时湍流混合最强。对应于浅海潮波系统 ,平潮和停潮时局地混合最弱 ,因而最适宜水质采样 ,反之 ,涨急和落急时刻湍流混合最强。但当取湍动能的Schmidt数 σk>10时 ,湍粘性系数的振幅仅为其平均值的 15 % ,因此可以认为在 15 %误差内振荡流的粘性系数可用一个时间平均值来代表     

超浅海风暴潮的一个联合模型及其对渤海风潮的初步应用

1975年秦曾灏、冯士筰提出“超浅海风暴潮”理论及相应的动力学模型(简称秦、冯模型),给出了风暴潮位预报方程及风暴潮流的解析解,经数值检验,该理论适用于渤海风潮,但涡动系数采用与深度无关的常数值,是物理假设上的一个弱点。 为了改进上述模型,1979年冯士榨、施平又提出了“含变涡动系数的超浅海风暴潮     

超浅海风暴潮的进一步研究

1975年秦、冯创建了“超浅海风暴潮”模型。此后,有若干文献〔2-5〕以及一些尚未发表的论文。从数值模拟以及理论方面将此模型用于研究渤海风潮,均获得一定结果,证实了该模型的实用价值。本文从理论上对超浅海风曝潮模型的波动性,垂直变涡动系数、底磨擦表达式以及可变边界问题进行探讨。     

正压浅海湍流运动的雷诺应力封闭模型

根据湍流封闭理论,建立一种适用于正压浅海湍流运动的雷诺应力封闭模型(RSM),以代替目前三维浅海动力学模型中普遍采用的湍粘性系数的传统假设。通过直接建立并模化f—平面上正压海洋的雷诺应力传输方程,分别得到的微分形式和代数形式的RSM方程组。并讨论了进行数值计算所需要的边界条件。利用该模型可以进一步研究浅海潮流、风暴潮流及风海流等浅海流动的三维结构和湍流特性。     

超浅海风暴潮的一个联合模型及其对渤海风潮的初步应用

1975年秦曾灏、冯士筰提出“超浅海风暴潮”理论及相应的动力学模型(简称秦、冯模型)，给出了风暴潮位预报方程及风暴潮流的解析解，经数值检验，该理论适用于渤海风潮，但涡动系数采用与深度无关的常数值，是物理假设上的一个弱点。     

含变涡动系数的超浅海风暴潮模型

超浅海风暴潮模型提出后[2],对渤海风潮,作为超浅海问题,进行了数值研究[1]。其结果的分析和观测资料的比较都表明了该模型有一定的应用价值;故,对超浅海风暴潮模型作进一步的探讨是有一定意义的。尤其因为我国是一个多浅水域和多风暴潮的国家,这种研究就具有更重要的意义。     

渤海垂直湍流混合强度季节变化的数值模拟

渤海为极浅陆架海 ,其中湍流耗散作用显著。将三维斜压陆架海模式 HAMSOM应用于渤海 ,以渤海周边台站每天 4次的常规气象资料作为风和热驱动 ,渤海海峡开边界以 5个主要分潮调和常数计算水位强迫 ,计算了渤海 1982年水文要素和流场变化 ,并用模式以湍的局地平衡理论封闭计算出垂直湍流粘性的时空分布。结果表明 :渤海湍流混合冬强夏弱 ,变化幅度较大 ( 10～ 2 0 0 cm2 / s) ,这是风搅拌和潮混合的湍流输入在密度层化调整下的结果 ;风的作用在冬季强于潮的作用 ,而底层则由潮混合控制呈现半月周期 ;渤海湍粘性系数的空间分布十分复杂 ,这是在渤海地形和岸形轮廓限制下 ,由一定大气条件驱动的流场和密度场导致的湍流混合强度不同所致     

超浅海风暴潮的数值模拟(Ⅱ)——渤海风潮的一阶模型

在文献[1]的基础上,本文又以超浅海风暴潮—阶模型对渤海风潮进行了数值模拟,并基于天气图对一次实际风潮做了试算,对数值结果进行了分析,     

超浅海风暴潮的数值模拟（Ⅰ）——渤海风潮的一阶模型

在文献的基础上，本文又以超浅海风暴潮一阶模型对渤海风潮进行了数．值模拟，并基于天气图对一次实际风潮做了试算，对数值结果进行了分析。     

渤海三维风生-热盐-潮致Lagrange余流数值计算

笔者基于一种三维斜压浅海Lagrange余流的弱非线性理论,湍粘性系数的处理引进了Richardson数,利用流速分解法,把作为强迫力的潮汐、风和热盐统一在一个模型中,考虑了黄海暖流余脉和黄河径流的影响,诊断计算并获得了渤海三维风生-热盐-潮致Lagrange余环流.同时,给出了潮致Lagrange余环流、风生环流和热盐环流,并且做了比较和分析.对渤海Lagrange余环流的三个主要涡旋形成机制进行了初步的探讨.最后,用实测资料对计算结果进行了检验,显示了结果的合理性.     

超浅海风暴潮的进一步研究

1975年秦、冯创建了“超浅海风暴潮”模型。此后．有若干文献（2-5)以及一些尚未发表的论文，从数值模拟以及理论方面将此模型用于研究渤海风潮。均获得一定结果，证实了该模型的实用价值．本文从理论上对超浅海风曝潮模型的波动性，垂直变涡动系数、底摩擦表达式以及可变边界问题进行探讨．     

三维潮致拉格朗日余流的数值计算及其在渤海中的应用

根据冯士筰教授于1987年导出的三维质量输运速度的控制方程组出发,在垂直方向上用三次样条函数为基函数作谱展开,水平方向上应用有限差分格式来求解方程组,然后将所提出的计算方法应用于夏季渤海环流,取湍粘性系数随深度变化模式,通过计算可知,潮致余流改变了一般认为夏季渤海环流为一逆时针方向大环流的简单结论,并得到了观测的初步支持。     

加拿大海盆冰下表层海水湍扩散系数估计

海洋的湍粘性系数和湍扩散系数是研究海洋动量传输、热扩散和物质扩散的物理基础,是海洋模式的重要参数。北冰洋是海冰覆盖的海洋,其湍粘性系数和湍扩散系数与其他大洋有显著不同。本文以Pacanowski＆Philander的参数化方案为基础,采用二次北极科考的连续观测冰站和单次观测冰站的资料,定量计算了加拿大海盆74°N-78°N,144°W-164°W区域冰下60 m以浅的垂向湍粘性系数v和湍扩散系数kT,并分3个区域比较。结果表明：v和kT的垂向分布具有较好的一致性,表层和60 m处量值较大,中间较小;区域的不同主要体现在24 m以浅。     

浅海运动过程的初步探讨

依湍粘性作用的强弱,将浅海运动划分为两种不同的运动,并用不同的模式对不同过程的运动进行研究。在粗浅地分析了两种运动的基本特征之后,给出了两种过程的运动之空间三维模式及其处理方法。     

参数化浅海流体动力学模型中的耗散与频散

对几个参数化浅海流体动力学模型的耗散性和频散关系进行了理论分析,提出三点结论:1.深度平均(或积分)的浅海流体动力学模式不能充分表达湍耗散;2.浅海中的强耗散将对长波振荡具有本质的影响;3.几种不同的湍参数化动力模型将对长波产生不同的频散效应。     

三维热扩散预测模型

根据Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ和Ｐｒａｎｄｔｌ的假设,将均匀流体的湍粘性与局部能量联系起来,引入计算网格无法分辨的次网格能量,计算出质量、热量和动量的水平、垂直交换系数,建立了三维湍能封闭模型。将此模型用于热污染预测技术研究中,通过数值方法计算出瞬时潮流场,进而预测温排水引起海水升温程度与范围,并计算了风对温排水的影响     

杭州湾潮流湍应力和涡动粘性的估算

本文依据动量方程,采用潮汐和潮流观测资料对杭州湾5个断面的湍应力和涡动粘性进行了估算,计算所得海底拖曳系数平均为0.67×10-3,湍应力振幅垂直廓线接近线性而略呈下凹,位相随离海底距离的增大而延迟,垂直涡动粘性系数在中层偏下达最大,该层平均约为60厘米2/秒。     

三维浅海流体动力学模型的流速分解法

以一个差分-微分方程导出了含有局部惯性项的三维浅海流体动力学流速分解模型的公式,将水平流速分解成4个分量——梯度流、风海流、线性惯性流和非线性惯性流.各流速分量的无因次垂向剖面采用变分-有限元方法求解,并单纯组成了风暴潮位的抛物型方程,从而使模拟计算类似于超浅海风暴潮所用的方法.最后,基于上述流速分解方法对渤海风潮作了数值研究,比较了各种效应的影响,得到了一些有意义的结果.