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有限深两层流体中内孤立波造波实验及其理论模型

黄文昊 尤云祥 王旭 胡天群

有限深两层流体中内孤立波造波实验及其理论模型

黄文昊, 尤云祥, 王旭, 胡天群
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  • 将置于大尺度密度分层水槽上下层流体中的两块垂直板反方向平推, 以基于 Miyata-Choi-Camassa (MCC)理论解的内孤立波诱导上下层流体中的层平均水平速度作为其运动速度, 发展了一种振幅可控的双推板内孤立波实验室造波方法. 在此基础上, 针对有限深两层流体中定态内孤立波 Korteweg-de Vries (KdV), 扩展KdV (eKdV), MCC和修改的Kdv (mKdV)理论的适用性条件等问题, 开展了系列实验研究.结果表明, 对以水深为基准定义的非线性参数ε 和色散参数μ, 存在一个临界色散参数μ0, 当μ μ0 时, KdV理论适用于ε ≤μ 的情况, eKdV理论适用于μ ε ≤√μ 的情况, 而MCC理论适用于ε > √μ 的情况, 而且当μ ≥μ0 时MCC理论也是适用的.结果进一步表明, 当上下层流体深度比并不接近其临界值时, mKdV理论主要适用于内孤立波振幅接近其理论极限振幅的情况, 但这时MCC理论同样适用.本项研究定量地表征了四类内孤立波理论的适用性条件, 为采用何种理论来表征实际海洋中的内孤立波特征提供了理论依据.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号:2010AA09z305) 和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20110073130003) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-08-11
  • 修回日期:  2012-11-05
  • 刊出日期:  2013-04-05

有限深两层流体中内孤立波造波实验及其理论模型

  • 1. 上海交通大学,海洋工程国家重点实验室, 上海 200240
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(批准号:2010AA09z305) 和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20110073130003) 资助的课题.

摘要: 将置于大尺度密度分层水槽上下层流体中的两块垂直板反方向平推, 以基于 Miyata-Choi-Camassa (MCC)理论解的内孤立波诱导上下层流体中的层平均水平速度作为其运动速度, 发展了一种振幅可控的双推板内孤立波实验室造波方法. 在此基础上, 针对有限深两层流体中定态内孤立波 Korteweg-de Vries (KdV), 扩展KdV (eKdV), MCC和修改的Kdv (mKdV)理论的适用性条件等问题, 开展了系列实验研究.结果表明, 对以水深为基准定义的非线性参数ε 和色散参数μ, 存在一个临界色散参数μ0, 当μ μ0 时, KdV理论适用于ε ≤μ 的情况, eKdV理论适用于μ ε ≤√μ 的情况, 而MCC理论适用于ε > √μ 的情况, 而且当μ ≥μ0 时MCC理论也是适用的.结果进一步表明, 当上下层流体深度比并不接近其临界值时, mKdV理论主要适用于内孤立波振幅接近其理论极限振幅的情况, 但这时MCC理论同样适用.本项研究定量地表征了四类内孤立波理论的适用性条件, 为采用何种理论来表征实际海洋中的内孤立波特征提供了理论依据.

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