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渤海温度混合和层化演变的三维数值模拟

作　者: 伍应艳
导　师: 章本照；黄大吉
学　校: 浙江大学
专　业: 流体力学
关键词: 渤海温跃层混合和层化湍流模式三维模拟
分类号: P731.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 124次
引　用: 1次
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内容摘要

本文用流体动力学、热力学和κ—ε两方程湍流闭合模式相结合的方法对渤海温度混合和层化的演变过程进行三维数值模拟。首先在流体动力学和热动力学的基础上，应用雷诺时均方程法，详细推导得到海水在湍流状态下的三维原始方程。然后引入湍流闭合模式来使原始方程封闭。最开始用零方程湍流闭合模式，其计算结果和多年统计结果有较大差距。后来应用了κ—ε两方程湍流闭合模式，该模式合理地表达了由湍流产生的混合效应。用这种流体动力学、热动力学和κ—ε两方程湍流闭合模式相结合的方法，较好地再现了渤海温度场从混合至层化到再混合的季节性变化过程，以及温跃层的季节性变化。三月中旬，渤海层化首先出现在莱州湾和渤海湾，四月和五月层化不断扩大范围和增加强度，到七月中旬层化强度达到最大，随后层化开始缓慢减弱，到九月层化减弱加剧，范围也减小，到十月底，层化完全消失，渤海全区水温垂直分布呈均匀状态。模拟结果与多年统计结果符合较好。且完整、全面地反映了整个渤海温跃层空间分布特征，及其随时间演变的细致过程。这种方法具有适普性，可用于其它陆架海域混合和层化的研究。

全文目录

中文摘要  5-6
英文摘要  6-7
第一章绪论  7-15
  §1．1 研究意义  7-10
  §1．2 研究背景  10-13
  §1．3 本文的主要工作  13-15
第二章数学物理模型  15-27
  §2．1 海洋流动的基本方程  15-17
  §2．2 湍流的时均方程  17-20
  §2．3 边界条件  20-23
  §2．4 层积分方程  23-27
第三章数值计算格式  27-40
  §3．1 有限差分网格  27-28
  §3．2 运动方程的差分格式  28-30
  §3．3 求解速度场  30-36
  §3．4 温度方程的差分格式  36-38
  §3．5 显式选择项的处理  38-40
第四章海洋湍流封闭模式  40-51
  §4．1 湍流研究概况  40-42
  §4．2 湍流模式比较  42-43
  §4．3 零方程模式  43-44
  §4．4 κ-ε模式理论  44-48
  §4．5 κ方程和ε方程的差分格式  48-49
  §4．6 差分方程的求解步骤  49-51
第五章渤海特征及数值模拟结果  51-73
  §5．1 渤海的地形及水文特征  51-53
  §5．2 计算模式的确定  53-54
  §5．3 模式所选取的初、边值条件  54-57
  §5．4 数值模拟结果及其分析  57-73
第六章结论与展望  73-75
参考文献  75-79
附图A  79-89
附图B  89-90
致谢  90

渤海温度混合和层化演变的三维数值模拟

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