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将波浪辐射应力,特别是地转意义下的波浪辐射应力引入海流数值模式POM(princeton ocean model),在渤海海域进行了初步的数值研究。在目前的数值分析中仅考虑了波浪辐射应力的横向分量(也是最重要的分量)。在POM模式中引入非地转和地转意义下的波浪辐射应力两种方案,并与原模式直接运行(即不考虑波浪辐射应力)的结果进行比较。比较显示,波浪辐射应力,特别是地转意义下的波浪辐射应力对海流模式结果的影响不容忽略。在海浪场存在的条件下,由风应力和地转意义下浪致作用力共同作用产生的海流强度应比理论上Ekman漂流的强度大,尤其是在浪致作用力显著的表层,表层流将明显增强,且不会完全符合Ekman漂流理论的转向规律。 相似文献
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风作用于水面产生风浪, 其中由于波流紊动产生的动量和能量的交换机制是一个很复杂的过程。风应力一般用来描述这种能量交换, 可以分为3个部分: 水面的剪切力、波生应力以及紊动应力。采用一种有效的非线性波流分离方法——NSFM(Nonlinear Stream Function Method)对波流运动的动量和能量输移进行定性描述。构造能够有效表达非线性波浪的解析流函数, 摄动求解使其满足拉普拉斯方程、动力边界条件和运动边界条件, 结合实验室风浪数据, 分离出波生速度场。通过交叉谱分析, 得到波生雷诺应力在不同风速下对风应力的贡献。结果表明: NSFM对不同工况条件下的风浪的处理具有较高的精度, 模型适应性良好; 且风速越大, 波生应力沿着水深衰减得越快, 且自由面波生应力在动量输移中的比重会逐渐减弱。 相似文献
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基于Jenkins(1989)建立的包含Stokes漂流、风输入和波耗散影响的修正Ekman模型,采用Paskyabi等(2012)使用的推广的Donelan等(1987)中的谱和波耗散函数,并利用Paskyabi等(2012)中修正方法给出的包含高频波的风输入函数,在粘性不依赖于水深及粘性随深度线性变化的条件下,研究了包含高频毛细重力波的随机表面波对Stokes漂流和Song(2009)导出的波浪修正定常Ekman流解的影响。结果表明高频表面波使Stokes漂流在海表面剪切加强,对定常Ekamn流解的影响通常不能忽略,但对Ekman流场的角度偏转影响很小。最后,将考虑高频表面波尾谱影响所估算的定常Ekman流解与已有观测结果以及经典Ekman解进行了比对分析。 相似文献
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海气动量通量研究综述 总被引：1，自引：0，他引：1
海气界面动量通量也称为风应力,是海流和表面海浪的主要驱动力,是海洋从大气获得动量的重要途径。因此,合理可靠的海洋表面风应力的参数化对于海洋、大气和波浪以及气候模式的准确预报都具有非常重要的科学意义和实用价值。对风应力拖曳系数的参数化是风应力参数化的主要内容。近来的观测发现,风应力拖曳系数随着风速的增加出现了先增后减的趋势,同时还与海面的波浪状态以及海流有关。基于观测或理论分析,目前已经得到了一系列的风应力拖曳系数计算方法或公式,有的考虑了海浪的作用,有的没有,但这些方案大都是适合中低风速,在高风速下的适用性还有待检验。本文回顾了目前在海气动量通量观测和参数化方面的研究进展,并建议应增加高风速下风速、海流以及海浪等的同步观测,以进一步完善风应力参数化方案。 相似文献
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风浪和海洋飞沫对海表面拖曳系数和风廓线的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
基于埃克曼理论,本文将波致应力和飞沫应力引入到海-气边界层的界面应力中,来研究海表面风浪和海洋飞沫对海-气边界层动量交换的影响,并得到修改后的埃克曼模型的理论解。波致应力是由风浪谱和波增长函数估计,并得到在中低风速下,波致应力、飞沫应力与湍流应力相比,对海表面拖曳系数和风廓线的影响非常小。当风速高于25米/秒时,海洋飞沫通过飞沫应力对海-气界面应力的作用远高于波致应力,以至于波致应力可以忽略。海表面拖曳系数在高风速下,随着风速的增大而减小。通过采用风浪谱的不同波龄,得到海洋飞沫的产生会导致海-气边界层风速的增加。最后,理论解与现场的观察数据进行了对比。对比后的数据表明,在中高风速下,飞沫对海-气边界层的影响远大于表面风浪。 相似文献
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针对海气界面风应力方向与风向不一致的现象，2015年2月4日至3月12日在南海博贺观测平台开展了综合观测，利用涡动相关法计算了海气界面风应力，并在3类大气稳定度条件下分析了风应力矢量偏离风矢量的角度变化，进一步讨论了大气层结稳定时两者角度之差与风速的参数化关系。结果表明:在大气层结稳定条件下，风应力矢量偏向风矢量左侧，且偏离角度随逆波龄和风速增大而减小；当大气层结不稳定时，风应力矢量一般偏向风矢量右侧。海气界面风应力矢量受海表面风、波浪以及大气层结的共同调制。 相似文献
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基于二维不可压缩两相流模型建立了数值风浪水槽,采用SST k-ω雷诺时均湍流模型,研究了风作用下孤立波在珊瑚礁上的传播变形规律。将计算结果与实验数据对比,证明了该两相流模型计算孤立波在珊瑚礁上传播的准确性,并进一步分析了不同风速对珊瑚礁上孤立波传播变形的影响。结果表明：风的作用会使波面发生随机脉动特征。当地波高随风速的增大而增大;当地波高关于风速的变化梯度随入射波高的增大而增大。风的作用会加快孤立波的传播并且使孤立波提前发生破碎;孤立波开始破碎的位置随风速的增大向远离礁坪的方向移动。反射系数随风速的增大而增大;反射系数关于风速的变化梯度随入射波高的增大而减小;透射系数随风速的增大呈增大趋势。平底区波峰剖面同一水深处的水平流速随风速的增大而增大;且一定的风速不改变水平流速沿水深的变化梯度。有风时波面上方的矢量密度和大小均明显高于无风时且与风速呈正相关,并且波峰上方气流不再循环。随着风速的增大,水气交界面附近的正涡量和负湍流剪应力减小,负涡量和正湍流剪应力增大。水体动能、势能和总能达到高值的时间随风速的增大而减少;水体动能、势能和总能随风速的增大而增大,并且风速对水体动能的相对影响大于势能。 相似文献
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本文基于时间分布参数设置,利用伴随同化方法,反演了Ekman模型中随时间变化的风应力拖曳系数,并在孪生实验和实际实验中对该方法进行了验证。在孪生实验中,研究了参数反演结果对不同影响因素的响应,包括:风速分布、风应力系数分布、风应力系数初始猜测值、风应力系数独立变量个数、观测数据误差和观测的深度。孪生实验结果验证了伴随同化方法反演Ekman模型中时变风应力系数的有效性,具体包括如下五个方面结论:1)不同风速分布下均能成功反演出不同风应力拖曳系数分布; 2)反演结果对初始猜测值较为敏感,风应力系数初始猜测值越接近给定值,反演结果越好;3)风应力系数独立点个数的选取会显著影响反演结果,合理的选择有利于提高反演效率及减小观测数据误差;4)观测误差能够影响反演结果,观测数据误差在20%以下时能取得合理的反演结果; 5)反演结果对观测数据的表层和次表层流速更为敏感,这是由Ekman流的物理性质决定的。实际实验,利用百慕大锚系试验平台的风速和流速数据,去除周期性潮流和地转流成分后得到Ekman流成分,并作为观测输入到该同化模型,反演出了适用于该区域和该时段的随时间变化的风应力系数。通过比较模拟流速和观测流速,证明利用伴随同化方法能从实测数据中反演出合理的时变风应力系数,对于海洋模型风应力系数的确定是一项有益的尝试。 相似文献
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Wave-Current Forces on Slender Circular Cylinders 总被引：3，自引：0，他引：3
Li Yucheng Wang Fenglong Kang Haigui Professor Dalian University of Technology Dalian Senior Engineer Dalian University of Technology Dalian Lecturer Dalian University of Technology Dalian 《中国海洋工程》1991,(3)
- A series model tests of wave forces by both regular and irregular waves combined with currents on single piles and bipiles in tandem and parallel arrays have been carried out. Based on Morison Equation, linear wave theory and linear wave spectrum theory as well, the characteristics of inline, lift and resultant forces on cylinders have been analyzed respectively. The drag, inertia and lift coefficients CD, CM and CL f皉 single piles related to KC number and the grouping effect coefficients of inline, lift and resultant forces on bipiles in tandem and parallel arrays related to KC number are given in this paper. 相似文献
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冰激振动及冰荷载动力特性的试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
回顾了解决海冰引起结构振动分析方法的要求，通过室内冰力模型试验得出了冰激振动的重要参数－冰力频率，幅值的特性。研究表明，在低冰速时，冰力频率与冰速对冰厚之比呈线性关系；高冰速时，冰力步与冰速对冰厚之比呈现恒定性，文章还根据试验数据以及统计分析，推荐了冰力幅值计算公式和取值范围。 相似文献
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The shielding effect of the front pile-row on the ice force acting on the hack pile-row is studied by ice force model tests. In the tests, the front pile-row is designed to model jacket legs and the hack pile-row to model the water resisting pipe-phalanx within the jacket. The shielding factor for ice force corresponding to different conditions are given in this paper. The research indicates that there are many factors, including the longitudinal and lateral spacing between the front and hack pile-row, ice attacking angle and the ratio of pile diameter to ice thickness, that influence the shielding effect on ice force. 相似文献
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This paper presents the results of an experimental investigation on the variation in the tension and the distribution of drag force coefficients along flexible risers under vortex-induced vibration (VIV) in a uniform flow for Reynolds numbers (Re) up to 2.2×105. The results show that the mean tension is proportional to the square of the incoming current speed, and the tension coefficient of a flexible riser undergoing VIV can be up to 12. The mean drag force is uniformly and symmetrically distributed along the axes of the risers undergoing VIV. The corresponding drag coefficient can vary between 1.6 and 2.4 but is not a constant value of 1.2, as it is for a fixed cylinder in the absence of VIV. These experimental results are used to develop a new empirical prediction model to estimate the drag force coefficient for flexible risers undergoing VIV for Reynolds number on the order of 105, which accounts for the effects of the incoming current speed, the VIV dominant modal number and the frequency. 相似文献
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C.H.K. Williamson 《Applied Ocean Research》1985,7(3):124-127
The present brief paper is intended to show that the fluid forces on a small cylinder can be considerably magnified when it is in the flow field of a larger cylinder. Two cylinders of unequal diameter are oscillated in a tank of fluid, and the lift and in-line forces on the smaller cylinder are measured when the pair of cylinders is placed at various orientations and spacings. 相似文献
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岙山成品油码头海底边坡稳定性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
根据岙山成品油码头工程地质勘察所得的资料,选择边坡较陡的地段,采用折线法、圆弧条分法和总应力极限平衡法,对在自重、地震力和波浪力等因素作用下的边坡稳定性进行验算分析。结果表明,海底边坡较陡地段浅层土体的稳定性较差,土体滑动面可能发生在海底下９～１２．５ｍ处。对地层的作用波浪力较地震力要小,但两者均可能成为边坡土体滑动的诱因。 相似文献