《ch总结复习》ppt课件

1、关于考试百分制，占总成果的关于考试百分制，占总成果的70 题型：题型： 概念题：简答，共概念题：简答，共5个，每个个，每个5分分 大题：大题：6个；每个个；每个1015分不等分不等 10分题，简答，简述，简单概念性推导，方程解分题，简答，简述，简单概念性推导，方程解的讨论；的讨论； 15分题，综述，详细推导步骤，方程解的讨论分题，综述，详细推导步骤，方程解的讨论 内容：内容： 根本概念、根本景象；根本概念、根本景象； 各种假定条件下对应的简化方程各种假定条件下对应的简化方程 最根本的推导要详细，每个步骤最根本的推导要详细，每个步骤 讨论方程的解讨论方程的解考试本卷须知考试本卷须知 看清题，不要

2、所问非所答 碰到不会的题，不要放弃，尽量回想一下 复习的时候就不要死记硬背，把一切的问题放到所属的大的框架之下，将知识点串起来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境条件边境条件全流全流方程组方程组垂直平均垂直平均沿岸升降流：思索侧向摩擦沿岸升降流：思索侧向摩擦非均匀风场：漂流受摩擦影响的倾斜流非均匀风场：漂流受摩擦影响的倾斜流海流海流地转流：程度压强梯度力和科氏力平衡地转流：程度压

3、强梯度力和科氏力平衡梯度流：程度方向海水密度分布不均匀梯度流：程度方向海水密度分布不均匀倾斜流：程度方向海水密度没有变化倾斜流：程度方向海水密度没有变化Ekman漂流：科氏力和垂直湍摩擦力平衡漂流：科氏力和垂直湍摩擦力平衡无限深海漂流：海底对运动没有影响无限深海漂流：海底对运动没有影响有限深海漂流：思索底摩擦效应有限深海漂流：思索底摩擦效应1 1定常流动：定常流动：底流：不思索海面风的作用，倾斜流底摩擦效应底流：不思索海面风的作用，倾斜流底摩擦效应科氏力、程科氏力、程度压强梯度度压强梯度力和垂直湍力和垂直湍摩擦力平衡摩擦力平衡漂流的开展：局地项、科氏力和垂直湍摩擦力平衡漂流的开展：局地项、科氏

4、力和垂直湍摩擦力平衡惯性流：加速度项局地项和平流项和科氏力平衡惯性流：加速度项局地项和平流项和科氏力平衡Sverdrup实际：内区，实际：内区， Sverdrup方程和方程和Sverdrup平衡平衡Stommel西向强化实际：内区，思索底摩擦，西向强化实际：内区，思索底摩擦，效应产效应产生西向强化生西向强化Munk大洋风生环流实际：整个大洋，边境层技术，思大洋风生环流实际：整个大洋，边境层技术，思索侧向摩擦，侧向摩擦产生西向强化索侧向摩擦，侧向摩擦产生西向强化Morgan西向强化惯性实际：内区和西边境区，边境层西向强化惯性实际：内区和西边境区，边境层技术，思索非线性惯性项，惯性项产生西向强化技

5、术，思索非线性惯性项，惯性项产生西向强化2 2非定常流动：非定常流动：3 3大洋风生环流实际：大洋风生环流实际：222211 100zzpufvAxzpvfuAyzpgzuvwxyz 22luAx22lvAx各种定常流动之间的区别联络各种定常流动之间的区别联络, ,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： 添加了压强梯度力；添加了压强梯度力；xoy平面流函数平面流函数 升降流：升降流： 添加侧向摩擦；添加侧向摩擦；xoz平面流函数平面流函数受力受力假定假定边境条件边境条件解的讨论解的讨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非

6、定常流非定常流漂流的开展漂流的开展惯性流惯性流静态海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开展漂流的开展惯性流惯性流风生大洋环流风生大洋环流一、边境层技术一、边境层技术 二、大洋中部海区风生环流的二、大洋中部海区风生环流的Sverdrup解解三、三、Stommel的西向强化实际的西向强化实际四、四、Munk的大洋风生环流实际的大洋风生环流实际 五、大洋环流西向强化的惯性实际五、大洋环流西向强化的惯性实际 线性动摇实际框架线性动摇实际框架原始根本方程理想动摇根本方程理想流体理想流体 小尺度动摇小尺

7、度动摇无旋运动根本方程环流定理环流定理无旋无旋 位势位势线性动摇根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动摇的影响线性动摇的能量线性动摇的合成 (*)1110d upd txd vpd tyd wpgd tzuvwxyz 小尺度动摇简化方程小尺度动摇简化方程01()()02ppgzt运动方程：运动方程：延续方程：延续方程： 2222220 xyz边境条件：边境条件： ()0zztxxyyzn1()()02zgt0zdz无旋运动的根本方程组：无旋运动的根本方程组：220020()()1() (1)xxzzazakdd022200()()()kzx

8、xz zae22002200()()1()()xxzzch k dzsh k dzaashkdshkd010020030040050060070080090010000510152025303540455010005002001005010水深(m)波速(m/s)波速与水深2gck2cgd220gcthkdc thkdkC0为深水波波速为深水波波速 频散关系：频散关系： 波速：波速： 有限深水：与动摇性质和水深都有关系；有限深水：与动摇性质和水深都有关系； 深水：只与动摇性质有关；深水：只与动摇性质有关； 浅水：只与水深有关；浅水：只与水深有关； 水质点的轨迹：水质点的轨迹： 有限深水：椭圆，

9、长、短轴均随深度减小，海底为程有限深水：椭圆，长、短轴均随深度减小，海底为程度运动度运动 深水：圆，半径随深度减小，一定深度，动摇消逝深水：圆，半径随深度减小，一定深度，动摇消逝 浅水：椭圆，仅短轴随深度减小，海底为程度运动浅水：椭圆，仅短轴随深度减小，海底为程度运动 能量：动能和势能相等，均为总能量的一半能量：动能和势能相等，均为总能量的一半 平均能流：平均能流： 有限深水：等于单位外表积水柱内的总能量乘一个与有限深水：等于单位外表积水柱内的总能量乘一个与水深和动摇性质有关的、大小为半波速和波速之间的水深和动摇性质有关的、大小为半波速和波速之间的因子；因子； 深水：等于单位外表积水柱内的总能

10、量乘波速的一半；深水：等于单位外表积水柱内的总能量乘波速的一半； 浅水：等于单位外表积水柱内的总能量乘波速浅水：等于单位外表积水柱内的总能量乘波速2thgk kd第二节第二节 线性动摇的合成线性动摇的合成一、驻波一、驻波二、波群二、波群定义定义假定假定波数守恒方程波数守恒方程动摇要素的变化和分布动摇要素的变化和分布频率，周期，波速，波长，波向，波高频率，周期，波速，波长，波向，波高波浪的折射波浪的折射深水波传入近岸较浅水域：深水波传入近岸较浅水域：Stokes波和线性动摇的区别和联络波和线性动摇的区别和联络u关联：关联：1阶阶Stokes波简化为线性动摇波简化为线性动摇u假定：理想动摇，没有小

11、振幅的假定假定：理想动摇，没有小振幅的假定 u波面：波面关于波面：波面关于x轴不对称，波峰变陡，波谷变平，外表轴不对称，波峰变陡，波谷变平，外表水质点振动中心高于平均静止海面水质点振动中心高于平均静止海面u波速和频率：与动摇振幅波速和频率：与动摇振幅 有关，较线性动摇略大，且波有关，较线性动摇略大，且波陡愈大，波速和频率也愈大；陡愈大，波速和频率也愈大；u水质点运动轨迹：接近为圆，但在一个周期内不封锁，水质点运动轨迹：接近为圆，但在一个周期内不封锁，有净位移，产生波流，存在体积输运；有净位移，产生波流，存在体积输运；u 波浪破碎：波陡达一定限制波浪破碎：波陡达一定限制1/7)时时 ，波浪就会破

12、碎，波浪就会破碎以深水波为例以深水波为例常用的统计波高常用的统计波高mH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能够波高最大能够波高最大波高最大波高HrmsHFHpHmaxH222()kkkkS能谱定义为：能谱定义为：它比例于一段频它比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构造，还可以反部的频率构造，还可以反映海浪内部的方向构造映海浪内部的方向构造20

13、( )( , )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潮波潮波 平衡潮实际 强迫动摇 自在动摇 陆架上的动摇等深宽广 海峡和矩形海湾等截面 变截面海湾平衡潮实际的根本假设平衡潮实际的根本假设n地球为一圆球，被等深海水覆盖，不思索地球为一圆球，被等深海水覆盖，不思索陆地的存在；陆地的存在； n海面能随时与等势面重叠；海面能随时与等势面重叠；n海水无粘性，无惯性；海水无粘性，无惯性；n不受地转偏向力和摩擦力作用不受地转偏向力和摩擦力作用地球自转，地球外表相对椭球形海

14、面运动，地球自转，地球外表相对椭球形海面运动，使固定点海面发生周期性的涨落；使固定点海面发生周期性的涨落；月赤纬为月赤纬为0时，出现正规半日潮；时，出现正规半日潮；月赤纬不为月赤纬不为0时：时：赤道出现正规半日潮；赤道出现正规半日潮；高纬地域出现正规日潮；高纬地域出现正规日潮；其他纬度出现潮汐日不等景象；其他纬度出现潮汐日不等景象；同时思索月球和太阳对潮汐的效应，构成朔同时思索月球和太阳对潮汐的效应，构成朔望大潮；两弦小潮望大潮；两弦小潮平衡潮实际的主要结论平衡潮实际的主要结论自在动摇自在动摇f=0无旋转程度无界等深流体内的动摇无旋转程度无界等深流体内的动摇浅水重力波浅水重力波f=cf平面程度

15、无界等深流体内的动摇平面程度无界等深流体内的动摇平面平面Sverdrup波波f=cf平面程度有界等深流体内的动摇平面程度有界等深流体内的动摇Poincare邦加莱波邦加莱波 Kelvin波波f不为常数的动摇不为常数的动摇Rossby波波(平面平面Sverdrup波的频率比浅水波的频率大。其平方等波的频率比浅水波的频率大。其平方等于浅水波频率与科氏参数的平方和；于浅水波频率与科氏参数的平方和；Sverdrup波的波速大于浅水波波速，群速小于浅波的波速大于浅水波波速，群速小于浅水波波速；水波波速；Sverdrup波的垂直动摇传播方向的速度波的垂直动摇传播方向的速度(横向速度横向速度v不再等于不再等

16、于0，产生旋转潮流；，产生旋转潮流；Sverdrup波的平均动能大于平均势能波的平均动能大于平均势能(1)Kelvin(1)Kelvin波存在于半平面波存在于半平面 (2)Kelvin(2)Kelvin波的存在条件：波的存在条件： f(5) Kelvin(5) Kelvin波流速和波面同位相波流速和波面同位相Kelvin波的性质：波的性质：()()0fyi kxtcfyi kxtcAeeguAeecv(4) (4) 左减波：动摇振幅沿传播方向的左边衰减；随左减波：动摇振幅沿传播方向的左边衰减；随y y的添加，的添加，指数衰减，等振幅线与岸线平行指数衰减，等振幅线与岸线平行 (3) (3) 右界

17、波：对北半球，传播方向的右边必需有界，波峰线右界波：对北半球，传播方向的右边必需有界，波峰线与岸界垂直与岸界垂直 (6) (6) 往复流：只在动摇方向有流速，往复流：只在动摇方向有流速， ，不存在横向流速，不存在横向流速 0v (7)(7)频散关系：频散关系：22222222()()ffgh klfgh kc(8) Kelvin(8) Kelvin波速等于浅水重力波的波速波速等于浅水重力波的波速22222222222()ffffkcghghcccc22gdk与浅水重力波一样与浅水重力波一样2ghk(9) Kelvin(9) Kelvin波的群速也等于浅水重力波的群速，为非频散波波的群速也等于浅

18、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KelvinKelvin波：岸界波：岸界KelvinKelvin波和赤道波和赤道KelvinKelvin波波 思索摩擦的思索摩擦的KelvinKelvin波和旋转潮波系统波和旋转潮波系统1111()22()2224cos()1cos()10yxyxAeyxtguAeyxtrghvcos()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/

19、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(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间隔相邻两个无潮点之间的间隔为半波长；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，同潮时线绕无直线，在北半球，同潮时线绕无潮点逆时针旋转；潮点逆时针旋转；5 5在分开无潮点较远的地方，在分开无潮点较远的地方，等振幅线不再是椭圆，同潮时线等振幅线不再是椭圆，同潮时线也不再是直线也不再是直线相向相向Kelvin波叠加在波叠加在海峡中的动摇特点海峡中的动摇特点f时长轴垂直海峡时长轴垂直海峡取实部：取实部： 湾口：湾口： coscosBRkLtcos22cos(cos/cos)coscosBBkxRtRxLtkLcoscossinsinRkxtguRkxtccghk动摇具有驻波性质动摇具有驻波性质共振景象共振景象cossini ti tRkxegkuiRkxe 22