《潮致拉格朗日余輸運的解析解及實驗室模擬研究》是依託中國海洋大學，由江文勝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：潮致拉格朗日余輸運的解析解及實驗室模擬研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：江文勝
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Longuet-Higgins把Stokes表面有限振幅波的物質輸運速度引入到海洋的大中尺度運動中，距今正好40年了；其後馮士筰及其合作者在弱非線性情況下，指出和證明了物質輸運速度應該是淺海環流的速度場，也已經近30年了。然而，目前人們對淺海環流及輸運的認識仍然非常混亂。本研究將從原始的拉格朗日余速度定義出發，在弱非線性條件下，區分動力學的不同量階，嚴格地推導出典型理想系統中的拉格朗日潮致余流和輸運解析解，進一步認識其動力學機制，順便指出以往結果的不確和不足，並通過實驗室實驗來加以驗證，輔之以數值模式在更一般情形下進行推廣。這些研究工作將產生一系列成果來豐富人們對潮致余流和輸運的認識。
結題摘要
潮致余流是近海環境問題的一個動力學基礎，是一個研究歷史較長的概念，馮士筰等建立的弱非線性下拉格朗日余流理論已有30年歷史。但是由於目前觀測和數值計算精度的限制，人們對其認識並不統一。本項目基於拉格朗日余流理論在狹長海域分別給出了深度平均和三維的兩組解析解，並與歐拉余速度和歐拉余輸運進行了對比，直接說明了基於定點平均得到的余速度不能代表潮致的余輸運，而拉格朗日余流才是反映低於潮頻的輸運的流場，另外討論了不同海灣長度、不同底形、不同底摩擦以及不同湍黏性係數對拉格朗日余流的影響，深化了潮致余流動力學機制的理解，並為數值模式提供了比對依據；本項目還提出了實驗室中基於PIV技術直接測量高解析度拉格朗日余流場的方法，該方法是基於PIV測流原理結合對流為主的潮致余流特性提出的，創造性地將根據相鄰時刻的兩張圖像得到瞬時流場的PIV技術，擴展為根據相鄰一個潮周期的兩張圖像得到拉格朗日潮余流的技術，經過研究發現利用該方法獲得拉格朗日余流的誤差比以往的方法減小了一個數量級，並且能得到高解析度的流場，為開展余流機制的實驗室研究打下了基礎；另外本項目自行編制了一套拉格朗日余流數值程式，在狹長海域情形下，得到了與解析解一致的結果，這一方面數值模式與解析解之間得到了相互印證，進而通過數值研究討論了更一般情形下科氏力、底摩擦等對余流的影響。
