基于层析内波理论的大幅内孤立波快速时域模拟研究

我国南海内波频发,大幅内孤立波对水下航行器及海洋立管等结构物的安全存在巨大威胁.论文基于层析内波理论开展大幅内孤立波的时域模拟方法研究,采用重力塌陷法造波.在传统的时域模拟中通常要设置非常大的计算区域,以确保生成一个完整的内孤立波.然而计算区域过大使得计算量较大.论文提出了一种伴随着内波平移的移动计算域方法.研究表明,移动计算域的方法与传统长域的数值模拟方法精度相同,计算效率大大提高。使用移动域方法并配合层析内波理论,可对深水模式下的大幅内波进行快速和高效的时域模拟.

两层及三层流体间内波理论研究进展

内波作为一种发生在层化海洋内部的波动,在世界海洋范围内普遍存在。深入研究内波生成、演化等特性,对我国的海洋开发有着重要意义。针对两层及三层流体间内波理论,选取目前国内外广泛应用的KdV (Korteweg-de Vries)内波理论、MCC (Miyata-Choi-Camassa)内波理论、层析内波理论以及DJL (Dubreil-Jacotin-Long)内波理论综述其研究进展。从数学模型、理论研究以及数值模拟等方面,讨论了不同内波理论的优势以及局限性。从数学推导的角度,证明了MCC内波理论与第一级别层析内波理论是一致的。

基于层析内波理论的上凸型内孤立波碰撞数值模拟研究

基于考虑自由面效应的层析内波理论,对两层流体间的两个上凸型内孤立波的碰撞进行数值模拟。首先对单个内孤立波的传播进行数值模拟,检验波形及速度场的稳定。随后针对两个等幅内孤立波碰撞过程中不同时刻的波形及界面起伏达到最大时的速度场进行研究,考察碰撞前内孤立波幅值与碰撞过程界面最大起伏值的关系。