海洋飞沫对海-气界面动力学影响研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nj_wpp1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
海洋飞沫由海面上形成的微小水滴组成,是在大气边界层中大气与海洋相互作用的过程中产生的。海洋飞沫水滴在海洋和大气之间的动量、热量和湿度传递中起着重要的作用。台风的研究必须考虑飞沫的反馈作用才能达到与观测相符的强度。对飞沫的研究以及其对海-气相互作用贡献的了解在恶劣天气预报、风险评估、波浪和涌浪预报、海洋工程和运输安全方面都极为重要。  本文基于已有的研究和观测资料,讨论了海洋飞沫的生成机制,以及不同作者给出的飞沫生成函数,分析了风海雷诺数描述的飞沫生成函数的可靠性,并将之用于融入飞沫动量通量公式,计算飞沫的动量。在此基础上推导出高风速下飞沫应力和阻力系数的新公式。新修正公式的计算结果表明,波浪状态对飞沫应力和海面阻力系数有显著影响。经过分析,波龄是另一个用波浪状态描述的阻力系数的重要参数,阻力系数会随着波龄的增加而减小。  本文还描述了海洋中海洋飞沫粒子数值模拟的结果。首先,总结了关于飞沫运动和微物理过程。然后利用大涡模拟方法模拟了海面空气流动,用Lagrange法模拟了单个颗粒在流场中的运动,基于流体-颗粒的双向耦合机制,讨论了颗粒在流场中的动量弛豫时间、悬浮时间,粒子的速度与风速的关系以及粒子对风速的影响。这种简化的模型可以说明飞沫粒子对海气动量传输的贡献不可忽视。液滴的存在改变了海-气界面的接触状态。特别是在高风速时,混合层的液滴数和厚度都达到一定的量级,这将改变海洋和大气的摩擦状态。
其他文献
随着经济发展和农民生活水平提高,农村的水资源供需矛盾、防洪排涝问题以及农村水环境防治等水资源问题日益严重。水资源再利用在改善用水环境、节约水资源、提高农村用水质