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。     

一个湍能封闭模型对风暴潮海底底应力的应用研究

将一个三维湍能封闭模型应用于开阔海区的风暴潮，通过数值计算探讨了Ｔａｙｌｏｒ底摩擦二次率的拖曳系数随空间的分布及拖曳系数与水深、海底粗糙度、风向和风速等因素的关系。本文对底摩擦二次率的可靠性做了评价。     

湍流局地平衡假设的新推论--齐次湍流动能输运方程封闭模型与应用(Ⅱ)

在湍流局地平衡假设下 ,建立了齐次湍能输运方程封闭模型 (HKE) ,并在平板边界层的两种经典流动中加以检验 ,给出 HKE封闭下的流速、湍流动能和湍流混合系数剖面的形式解。结果表明 ,HKE可以避免在流速剪切为零时的无湍流混合问题 ,其解与 L aufer湍流实验吻合 ,因而HKE模型比混合长理论有更合理的内涵。文中还给出 HKE封闭的浅海动力学模型 ,以湍应力和水位梯度力的平衡为运动的基本受力平衡 ,进行了模型的量阶分析和运动分析 :当阻尼频率和运动频率同量阶时 ,惯性运动不可忽略 ;在潮振荡占优的浅海中 ,对流非线性相对于惯性运动为小量 ;当阻尼频率足够大时 ,科氏力项相对于湍应力也可能为小量。     

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     

海面水汽输送机制及参数化

本文在海面存在波动的情况下,讨论海面垂向水汽通量的物理过程及其参数化表示方法。首先,说明海面气层的分层状况,湍流和片流所具有的特征。其次,描述局地非定常的分子扩散过程,表述海面湍涡概率,以及加权给出海面水汽通量的表达式和相应的参数化公式。最后,利用渤海中部石油平台观测到的水文气象资料,对本模式进行验算且与已有模式作若干对比。结果证明本模式的理论分析可能更符合实际。     

湍致次生环流的数值研究

本文给出了一个数值模式,用于描述具有横向粗糙度变化的平面上方的湍流场内的次生环流。在此模式中,雷诺平均运动方程组的闭合,采用了代数化的雷诺应力输运方程和k-ε二方程湍流模式。计算结果和实验结果相吻合。本文还讨论了利用数值模式进行参数实验的一些结果。     

近海区域二阶紊流封闭模型的比较研究

将雷诺应力方程不同封闭方式归结为稳定函数的差异,并以此作为区分标准,总结了6种国内外采用过的稳定函数并以统一的形式列出,分析不同紊流模型稳定函数的分布和影响因素,并且通过实验资料进行了比较分析,发现(1)2000年后提出的3种稳定函数得到的临界理查德森数大于2000年前的3种,更符合实际情况,这与其在压强应变相关项和浮力相关项中增加了旋转效应和重分布效应有关;(2)尽管这3种模型考虑的因素更加全面,但在某些特定场合下,如边界层,与实验的吻合程度反不如前3种较早的稳定函数,反映了封闭模型本身存在的缺陷。最后,提出了二阶紊流封闭模型还待解决的问题。     

湍流数值模拟中封闭模式应用的局限性

通过对琼州海峡的潮流场特征进行数值模拟，指出了选择不同的特征混合长度表达式对数值模拟结果的影响，表明了基于特征混合长度理论的流封闭模式在近海湍流数值模拟中应用的局限性。     

McCreary和Fickian湍扩散形式差异的分析

用矩阵方法,求解McCreary和Fickian铅垂向湍扩散形式下,无界海洋条件时在风应力和深层浮力作用下的线性解。得出不同的湍扩散系数A情况下McCreary与Fickian湍扩散形式的流场结构。指出随湍扩散系数的增加,McCreary和Fickian湍扩散形式下u分量结构及其量值差异增大。在Fickian湍扩散形式下,能量穿越密度跃层的传递能力较强。当A=0.1cm~2s~(-3)时,在风应力和深层浮力作用下两种湍扩散形式造成流场的差异很小。提出在小湍扩散系数下,用McCreary湍扩散形式研究热带海洋环流,其结果和Fickian形式应相当一致。     

基于大涡模拟的三角形地形之层结流体湍动能收支模型

为了探究海底地形对湍流动能收支的影响,本文使用并行大涡模拟模式(The Parallelized Large-Eddy Simulation Model,PALM),以坡陡作为无量纲地形参数(δ),设置了亚临界、临界和超临界三种地形状态(δ=0.5,1和2)进行数值模拟。文章计算并呈现了地形作用下的流体速度和湍流动能收支分布,以及湍流动能平衡方程各参量。通过回归分析和量纲分析重点讨论了地形顶点处耗散和海表处能量的耗散,与地形坡陡的关系,得出其关系均呈指数形式。     

海洋湍流模式应用研究

海洋湍流模型研究自二十世纪 70年代中发展至今 ,在海洋动力学研究中 ,特别是关于混合 /层化研究中广泛应用 ,近年来由于认识到湍流对海洋生物过程的重要影响 ,对海洋湍流的客观描述更加关注。文中详细介绍了几个主要海洋动力学模型中的湍流封闭模式 ,如 HAMSOM中的Prandtl混合长模型、Johns模式中的 k-方程模型、POM中的 k- kl模型、水动力学中常用的 k-ε模型等等 ,介绍了海洋湍流模型的应用。对于湍流模型的使用提出针对具体问题选择的原则 ,复杂的并非最优的。     

A Three-Dimensional Prediction Method for Thermal Diffusion

A three-dimensional,first order turbulence closure,thermal diffusion model is described inthis paper.The governing equations consist of an equation of continuity,three components of momentum,conservation equations for salt,temperature and subgridscale energy,and an equation of state.In the mod-el,according to the hypothesis of Kolmogorov and Prandtl,the viscosity coefficient of turbulent flow ofhomogeneous fluid is related to the local turbulent energy,and the horizontal and vertical exchangecoefficients of mass,heat and momentum are computed with the introduction of subgridscale turbulenceenergy.The governing equations are solved by finite difference techniques.This model is applied to theJiaozhou bay to predict thermal pollution by the Huangdao power plant.An instantaneous tidal currentfield is computed,then the distribution of temperature increment is predicted,and finally the effect of windstress on thermal discharge is discussed.     

长清大学园区高架桥关键工序的施工方案

长清大学园区高架桥全长3.533 km,是济菏高速公路工程14个合同段中唯一一个全部是桥梁结构的标段。按照本工程的地理环境、地势条件、设计特点以及业主对工期和质量的要求,编制了一份以灌注桩和现浇连续箱梁为主要工序的施工方案。     

Mechanism for enhanced diffusivity in the deep-sea perpetual salt fountain

The mechanism of enhanced diffusivity occurring in the deep-sea perpetual salt fountain has been investigated experimentally and numerically. Some factors which possibly contribute to the enhanced diffusivity were found to be the pipe oscillation with ocean waves and its baffled wall surface. Field experiments in the ocean (Onagawa Bay of Miyagi, Japan) and numerical simulations were performed to study and confirm the dynamics of the flow and heat transport with enhanced diffusivity occurring in upwelling deep-sea water. The agreement between the field experimental data and the numerical solutions of an oscillating-wall boundary condition imposed on the baffled pipe is encouraging, and it indicates the baffled pipe surface subject to the oscillatory motion leads to the enhanced diffusivity. The buoyancy force and then upwelling velocity can be greatly increased by the enhanced diffusivity. The dominant mechanism is the occurrence of complicated vortices and vortex shedding leading to efficient mixing and enhanced diffusion.     

一维扩散方程整体观测资料下的初值变分同化反演

本文考虑一维扩散方程的反问题,利用变分同化方法通过观测资料来确定方程中的未知初值,通过分析观测误差对于初值误差的影响,证明变分同化初值收敛于原问题的真实参数,并得到了参数的收敛精度。同时将得到的初值代入预报模式中,得到预报解,并分析了预报解的收敛性和预报误差。