波浪场中浓度输移扩散Stokes漂移效应的欧拉描述
本文关键词: Stokes漂移速度 浓度输移扩散 线性波浪 Taylor离散系数 欧拉法 出处:《海洋通报》2017年04期 论文类型:期刊论文
【摘要】:为了说明波浪场中浓度输移扩散Stokes漂移效应的欧拉描述方法,采用欧拉方法推导了波浪场中波浪周期平均的浓度输移扩散方程,其对流项是由波浪速度的波动和物质浓度的波动相互作用而产生,所含的对流速度恰是Stokes漂移速度。由此说明,波浪场中浓度扩散问题的Stokes漂移效应可以自动的由欧拉法来考虑,所得到的Stokes漂移效应与拉格朗日描述的结果是等价的。为了进一步说明这一问题,将粒子追踪法的拉格朗日描述的Stokes漂移速度与欧拉法的结果进行了对比,二者是一致的。研究中也数值求解了线性波浪场中σ坐标下浓度扩散方程,将浓度的Stokes漂移、浓度分布和粒子追踪法的结果进行了对比,以证明欧拉描述和拉格朗日描述两种方法的等价性。研究中也根据实验结果对实际波浪场中Stokes漂移效应所引起的浓度漂移进行了讨论,解释了物理模型实验中的观察到的波浪场中浓度漂移现象。
[Abstract]:In order to explain the Euler method for describing the Stokes drift effect of concentration transport diffusion in wave field, the concentration transport diffusion equation of wave periodic average in wave field is derived by using Euler method. The convection term is produced by the interaction of wave velocity fluctuation and material concentration fluctuation, and the convection velocity contained is exactly the Stokes drift velocity. The Stokes drift effect of concentration diffusion in wave field can be automatically considered by Euler method. The Stokes drift effect obtained is equivalent to the result described by Lagrange. The Stokes drift velocity described by the Lagrangian method is compared with that of the Euler method, and the diffusion equation of concentration in the linear wave field is numerically solved. The results of Stokes drift, concentration distribution and particle tracing are compared. In order to prove the equivalence of Euler description and Lagrange description, the concentration drift caused by Stokes drift effect in actual wave field is also discussed. The phenomenon of concentration drift in the wave field observed in the physical model experiment is explained.
【作者单位】: 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(11272078;51221961)
【分类号】:P731.22
【正文快照】: Stokes漂移是波浪中流体质点在波浪传播方向上的净移动(Stokes,1847),Stokes漂移速度虽不能直接由定点处的流速仪测得,在以往的关于物质输移扩散的数值模型中也很少考虑波浪的影响,但它对海洋中的物质输移扩散和海岸地形演变有着重要的作用。例如,Monismith等(2004)观察到海面
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,本文编号:1485089
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