人们认为,海山通过非稳定尾流过程和产生内波来促进海洋混合,内波从海山传播出去,然后断裂。对于均匀正压流 U 中的理想孤立海山(特征宽度为 D 和高度为 H ),研究了这些过程的相对重要性。使用一系列科里奥利参数 f 和浮力频率 N,以便考虑低弗劳德数( U / NH )和低罗斯贝数( U / fD )的宽参数空间。结果表明,在这一参数空间范围内,涡旋过程在能量上主导内波能量通量。专门研究了内波场,将其划分为稳定背风波和非稳定尾流产生的波。结果发现,现有的分析理论无法解释背风波能量通量。然后将 Smith 的背风波模型扩展到低弗劳德数区域,并考虑旋转的影响。虽然此前的强分层实验表明,只有障碍物的顶部 U / N 会产生内波,但旋转的影响似乎会改变这种造波高度。一旦修改 U / N 高度以考虑旋转,扩展的 Smith 模型就可以合理准确地再现背风波能量通量。
摘要 本文介绍了两种人工智能建模方法,即遗传规划 (GP) 和自适应神经模糊推理系统 (ANFIS),用于在 320 组实验室和现场测量数据的清水条件下预测桥墩冲刷深度。冲刷深度被建模为五个主要无量纲参数的函数:桥墩宽度、逼近流深度、弗劳德数、粒径分布的标准差和通道开阔度。使用训练后的 GP 模型建立了函数关系,并通过将结果与 ANFIS 模型和七个传统的基于回归的公式的结果进行比较来验证其性能。数值试验表明,GP 模型比 ANFIS 模型或任何其他经验方程具有更好的一致性。通过将推导的 GP 方程用于预测埃及因巴巴大桥桥墩周围的冲刷深度,证实了 GP 模型的优势。
开发了高速双体船和 SES 船体形态的航道动态响应理论和工程模型,并将其应用于相关配置。零重力半滑行理论最初用于平静水域分析和航道动力学。从这项初步工作中得出结论,虽然相关大型船舶的典型工作弗劳德数很高(略高于 1),但可能还不足以证明在流体动力学中忽略重力的影响。当时的主要努力是将重力纳入流体动力学,无论是在平静水域作业还是在波浪中。发现 Mauro“平船”理论可作为此扩展的基础。通过将扩展代码的计算结果与 1970 年代在加利福尼亚州圣地亚哥旧洛克希德坦克上对 Bell-Halter110 SES 进行的模型实验进行比较,证明了这一发展。
拖曳船上和系泊观测表明,内部重力波越过帕劳北部热带西太平洋海域海面以下 1000 米的高大超临界海底山脊。背风波或地形弗劳德数 Nh 0 / U 0(其中 N 为浮力频率,h 0 为山脊高度,U 0 为远场速度)介于 25 和 140 之间。波浪是由潮汐和低频流叠加产生的,因此具有两个不同的能量源,组合振幅高达 0.2 ms 2 1 。波浪的局部破碎导致湍流动能耗散率增强,在靠近地形的山脊背风处达到 10 26 W kg 2 1 以上。湍流观测显示大潮和小潮条件形成鲜明对比。大潮期间,潮汐流占主导地位,湍流在海脊两侧分布大致相等。小潮期间,平均流占主导地位,相对于平均流,湍流主要出现在海脊下游一侧。海脊对水流施加的阻力估计为 O (10 4 ) N m 2 1(每次穿越海脊时),以及相关的功率损失,为低频海洋环流和潮汐流提供了能量吸收。
摘要:我们对大气流动的分层湍流和小尺度湍流状态进行了尺度分析,重点关注中间层。我们区分了旋转分层宏观湍流 (SMT)、分层湍流 (ST) 和小尺度各向同性 Kolmogorov 湍流 (KT),并指定了这些状态的长度和时间尺度以及特征速度。结果表明,浮力尺度 (L b ) 和 Ozmidov 尺度 (L o ) 是描述从 SMT 到 KT 的转变的主要参数。我们采用浮力雷诺数和水平弗劳德数来表征中间层的 ST 和 KT。该理论应用于高分辨率大气环流模型的模拟结果,该模型采用 Smagorinsky 型湍流扩散方案进行亚网格尺度参数化。该模型使我们能够推导出 KT 状态下的湍流均方根 (rms) 速度。我们发现湍流 RMS 速度在夏季有一个最大值,在冬季有两个最大值。冬季 MLT 中的第二个最大值与二次重力波破碎现象有关。该模型的湍流 rms 速度结果与基于 MF 雷达测量的完全相关分析非常吻合。提出了一种基于中尺度直接能量级联思想的中尺度水平速度新尺度。后者对中尺度和小尺度特征速度的发现支持了本研究提出的观点,即中尺度和小尺度中间层动力学在统计平均值上受 SMT、ST 和 KT 控制。
AGL 地面以上高度 (m) A 校准常数 (-) B 校准常数 (-) B o 浮力比 (-) C 浓度 (ppm 或 μg/m 3 ) C o 示踪气体源强度 (ppm 或 μg/m 3 ) C max 最大测量浓度 (ppm 或 μg/m 3 ) C s 校准气体浓度 (ppm 或 μg/m 3 ) 全量程采样时间的浓度估计,t s (μg/m 3 ) C k 风洞采样时间的浓度估计,t k (μg/m 3 ) Δ 差分算子 (-) Δθ 位温差 (K) δ 边界层高度 (m) d 烟囱直径 (m) E 电压输出 (伏) Fr 弗劳德数 (-) g 重力加速度 (m/s 2 ) h 烟囱高度高于屋顶水平 (m) H 烟囱高于当地坡度的高度 (m) H t 地形高度 (m) H b 建筑物高度 (m) I s 气相色谱仪对校准气体的响应 (伏特) I bg 气相色谱仪对背景的响应 (伏特) k 冯·卡门常数 (-) L 长度尺度 (m) λ 密度比 (-) M o 动量比 (-) n 校准常数,幂律指数 (-) v 运动粘度 (m 2 /s) m 排放率 (g/s) ρ a 环境空气密度 (kg/m 3 ) ρ s 烟囱气体流出物密度 (kg/m 3 ) R 速度比 (-) R i 理查森数 (-) Re b 建筑物雷诺数 (-) Re k 粗糙度雷诺数 (-) Re s 流出物雷诺数 (-)
13. 报告类型和涵盖时间 最终报告 2020 年 7 月 1 日 – 2023 年 9 月 5 日 14. 赞助机构代码 15. 补充说明 16. 摘要 研究了两种类型的圆形涵洞出口能量消能装置:全长堰和交错堰。查阅了相关文献;建造了一个模型断背圆形涵洞和消能盆;安装了仪器以测量流量、测压水头和速度;并且在一系列流量和尾水范围内测试了四种尺寸的全长堰和交错堰。堰高范围从 D/8 到 4D/8,其中 D 为涵洞直径。两种堰类型经过两种类型的试验:(1)不受尾水影响的试验和(2)受尾水影响的试验。对于较高的全长堰(3D/8 和 4D/8),可以通过简单的堰方程、关于上游流量的一般假设以及没有水头损失的能量方程合理地预测盆地出口深度。对于较短的堰(D/8 和 2D/8),流量掠过堰,堰方程无效,尤其是在高流量的情况下。在这些情况下,堰不是有效的能量消散器。对于最高的堰,出口能量与临界深度的比率大致恒定。当堰高为 4D/8 和 3D/8 时,出口比能分别约为临界深度的 3.2 倍和 2.9 倍。对于交错堰也发现了类似的结果,但当堰高为 4D/8 和 3D/8 时,比能分别为临界深度的 2.7 倍和 2.9 倍。结果可用于确定消能盆出口流速,对于全长和交错堰,流入流出弗劳德数在 3.8 至 4.6 范围内,高度范围为 D/8 至 4D/8。17. 关键词 能量耗散、涵洞出口、断背涵洞、冲刷防护、堰、交错堰、挡板