ch总结复习实用PPT学习教案

1、会计学1ch总结复习实用总结复习实用第1页/共35页3层流层流方程组方程组忽略忽略曲率项曲率项尺度分析，特征尺度，因次尺度分析，特征尺度，因次Rossby数，数，Ekman数数准静力近似准静力近似f-平面近似；平面近似； - -平面近似平面近似Boussinesq近似近似湍流湍流方程组方程组时间平均时间平均边界条件边界条件全流全流方程组方程组垂直平均垂直平均第2页/共35页（沿岸）升降流：（沿岸）升降流：考虑侧向摩擦考虑侧向摩擦非均匀风场：非均匀风场：漂流受摩擦影响的倾斜流漂流受摩擦影响的倾斜流海流海流地转流：地转流：水平压强梯度力和科氏力平衡水平压强梯度力和科氏力平衡梯度流：梯度流：水平方向

2、海水密度分布不均匀水平方向海水密度分布不均匀倾斜流：倾斜流：水平方向海水密度没有变化水平方向海水密度没有变化Ekman漂流：漂流：科氏力和垂直湍摩擦力平衡科氏力和垂直湍摩擦力平衡无限深海漂流：无限深海漂流：海底对运动没有影响海底对运动没有影响有限深海漂流：有限深海漂流：考虑考虑底摩擦效应底摩擦效应（1 1）定常流动：）定常流动：底流：底流：不考虑海面风的作用，倾斜流底摩擦效应不考虑海面风的作用，倾斜流底摩擦效应科氏力、水科氏力、水平压强梯度平压强梯度力和垂直湍力和垂直湍摩擦力平衡摩擦力平衡第3页/共35页漂流的发展：漂流的发展：局地项、科氏力和垂直湍摩擦力平衡局地项、科氏力和垂直湍摩擦力平衡惯

3、性流：惯性流：加速度项（局地项和平流项）和科氏力平衡加速度项（局地项和平流项）和科氏力平衡Sverdrup理论：理论：内区，内区， Sverdrup方程和方程和Sverdrup平衡平衡Stommel西向强化理论：西向强化理论：内区，考虑底摩擦，内区，考虑底摩擦， 效应产效应产生西向强化生西向强化Munk大洋风生环流理论：大洋风生环流理论：整个大洋，边界层技术，考整个大洋，边界层技术，考虑侧向摩擦，侧向摩擦产生西向强化虑侧向摩擦，侧向摩擦产生西向强化Morgan西向强化惯性理论：西向强化惯性理论：内区和西边界区，边界层内区和西边界区，边界层技术，考虑非线性惯性项，惯性项产生西向强化技术，考虑非线

4、性惯性项，惯性项产生西向强化（2 2）非定常流动：）非定常流动：（3 3）大洋风生环流理论：）大洋风生环流理论：第4页/共35页222211 100zzpufvAxzpvfuAyzpgzuvwxyz 22luAx22lvAx第5页/共35页, ,0zu v无限深海漂流无限深海漂流 ：, ,0zh u v不均匀风场：不均匀风场： 增加了压强梯度力；增加了压强梯度力；xoy平面流函数平面流函数 升降流：升降流： 增加侧向摩擦；增加侧向摩擦；xoz平面流函数平面流函数受力受力假定假定边界条边界条件件解的讨解的讨论论有限深海漂流有限深海漂流 ：底流底流 ：倾斜流底摩擦倾斜流底摩擦第6页/共35页静态海

5、水或静态海水或定常流动定常流动远离海岸的远离海岸的深海大洋深海大洋Ekman漂流漂流定常运动定常运动非定常流非定常流非定常流非定常流漂流的发展漂流的发展惯性流惯性流第7页/共35页第8页/共35页原始基本方程理想波动基本方程理想流体理想流体 小尺度波动小尺度波动无旋运动基本方程环流定理环流定理无旋无旋 位势位势线性波动基本方程小振幅小振幅求解方程求解方程频散关系波速速度势压强水质点速度水质点轨迹水深对线性波动的影响线性波动的能量线性波动的合成 (*)第9页/共35页1110d upd txd vpd tyd wpgd tzuvwxyz 小尺度波动简化方程小尺度波动简化方程第10页/共35页01

6、()()02ppgzt运动方程：运动方程：连续方程：连续方程： 2222220 xyz边界条件：边界条件： ()0zztxxyyzn1()()02zgt0zdz无旋运动的基本方程组：无旋运动的基本方程组：第11页/共35页220020()()1() (1)xxzzazakdd022200()()()kzx xz zae22002200()()1()()xxzzch k dzsh k dzaashkdshkd第12页/共35页010020030040050060070080090010000510152025303540455010005002001005010水深(m)波速(m/s)波速与水深

7、2gck2cgd220gcthkdc thkdk只与波动性质有关只与水深有关与波动性质和水深都有关C0为深水波波速为深水波波速第13页/共35页2thgk kd第14页/共35页第15页/共35页波浪的折射波浪的折射第16页/共35页深水波传入近岸（较浅水域）：深水波传入近岸（较浅水域）：第17页/共35页（以深水波为例）（以深水波为例）第18页/共35页20mH平均波高平均波高均方根波高均方根波高累积率波高累积率波高部分大波平均波高部分大波平均波高最大可能波高最大可能波高最大波高最大波高HrmsHFHpHmaxH第19页/共35页222()kkkkS能谱定义为：能谱定义为：它比例于一段频它比

8、例于一段频率范围内组成波率范围内组成波能量之和的平均能量之和的平均（频谱）（频谱）/2/22/2/2/2/22/2/212( ,)12( , )llmmnllmmnaS l ml maS 方向谱不仅能反映海浪内方向谱不仅能反映海浪内部的频率结构，还能够反部的频率结构，还能够反映海浪内部的方向结构映海浪内部的方向结构20( )( , )SSd 能谱和方向谱的关系：能谱和方向谱的关系：频谱（一维谱）频谱（一维谱）二维海浪线性波面方程二维海浪线性波面方程方向谱（二维谱）方向谱（二维谱）三维海浪线性波面方程三维海浪线性波面方程第20页/共35页第21页/共35页第22页/共35页第23页/共35页f=

9、0（无旋转）水平无界等深流体内的波动（无旋转）水平无界等深流体内的波动浅水重力波浅水重力波f=c（f平面）水平无界等深流体内的波动平面）水平无界等深流体内的波动平面平面Sverdrup波波f=c（f平面）水平有界等深流体内的波动平面）水平有界等深流体内的波动Poincare（邦加莱）波（邦加莱）波 Kelvin波波f不为常数的波动不为常数的波动Rossby波波(平面）平面）第24页/共35页第25页/共35页(1)(1)Kelvin波存在于波存在于半平面半平面 (2)(2)Kelvin波的波的存在条件存在条件： f(5)(5) Kelvin波波流速和波面同位相流速和波面同位相Kelvin波的性

10、质：波的性质：()()0fyi kxtcfyi kxtcAeeguAeecv(4) (4) 左减波左减波：波动振幅沿传播方向的左边衰减；随：波动振幅沿传播方向的左边衰减；随y的增加的增加，指数衰减，指数衰减，等振幅线与岸线平行等振幅线与岸线平行(3) (3) 右界波右界波：对北半球，传播方向的右边必须有界，波峰线：对北半球，传播方向的右边必须有界，波峰线与岸界垂直与岸界垂直 (6) (6) 往复流往复流：只在波动方向有流速，：只在波动方向有流速， ，不存在横向流速，不存在横向流速 0v 第26页/共35页(7)(7)频散关系：频散关系：22222222()()ffgh klfgh kc(8)(

11、8) Kelvin波速波速等于浅水重力波的波速等于浅水重力波的波速22222222222()ffffkcghghcccc22gdk与与浅水重力波相同浅水重力波相同2ghk(9)(9) Kelvin波的群速也波的群速也等于浅水重力波的群速，为非频散波等于浅水重力波的群速，为非频散波0gdccghcdk20ghkc k * *大洋中存在两种大洋中存在两种Kelvin波：岸界波：岸界Kelvin波和赤道波和赤道Kelvin波波 第27页/共35页考虑摩擦的考虑摩擦的Kelvin波和旋转潮波系统波和旋转潮波系统1111()22()2224cos()1cos()10yxyxAeyxtguAeyxtrgh

12、vcos()cos()0fycfycAekxtguAekxtcv无摩擦情况：无摩擦情况： 有摩擦情况：有摩擦情况： u传播方向传播方向u横向速度横向速度u潮位振幅潮位振幅u潮位等振幅线方向潮位等振幅线方向u流速振幅流速振幅/潮位振幅潮位振幅u流速和潮位的位相流速和潮位的位相u波速波速u波长波长222/cm/ 212211+12(1)112fghgh第28页/共35页(1)(1)无潮点位于海峡中轴线上；无潮点位于海峡中轴线上；(2)(2)相邻两个无潮点之间的距离相邻两个无潮点之间的距离为半波长；为半波长；(3)(3)无潮点附近的等振幅线为椭无潮点附近的等振幅线为椭圆族；圆族；（4 4）无潮点附近

13、的同潮时线是）无潮点附近的同潮时线是直线，在北半球，同潮时线绕直线，在北半球，同潮时线绕无潮点逆时针旋转；无潮点逆时针旋转；（5 5）在离开无潮点较远的地方）在离开无潮点较远的地方，等振幅线不再是椭圆，同潮，等振幅线不再是椭圆，同潮时线也不再是直线时线也不再是直线相向相向Kelvin波叠加在波叠加在海峡中的波动特点海峡中的波动特点f时长轴垂直海时长轴垂直海峡峡第29页/共35页取实部：取实部： 共振共振 湾口：湾口： coscosBRkLtcos22cos(cos/cos)coscosBBkxRtRxLtkLcoscossinsinRkxtguRkxtccghk波动具有驻波性质波动具有驻波性质共振现象共振现象cossini ti tRkxegkuiRkxe 22cos02LL发生共振发生共振4Lcos,BRtcosBRRkL第30页/共35页第31页/共35页要使涌潮发生，必有要使涌潮发生，必有 0H 22222292() /44hh cUgh222228() /9()hcUghcUgh2