2 控制方程
2.1 笛卡尔坐标系下的三维控制方程
2.1.1 浅水方程 模型基于三维不可压缩雷诺平均 Navier–Stokes 方程的求解,并采用 Boussinesq 假设与静水压力假设。 局部连续方程写为: ...
2.2 球坐标与 σ 坐标下的三维控制方程
在球坐标系中,自变量为经度 $\lambda$ 与纬度 $\phi$。水平速度场 $(u,v)$ 定义为: $$ u=R\cos\phi\frac{d\lambda}{dt}\qu...
2.3 笛卡尔坐标下的二维控制方程
2.3.1 浅水方程 对水平动量方程与连续方程在水深 $h=\eta+d$ 上做垂向积分,可得到二维浅水方程: $$ \frac{\partial h}{\partial t}+...
2.4 球坐标下的二维控制方程
在球坐标中,自变量为经度 $\lambda$ 与纬度 $\phi$。水平速度场 $(\overline{u},\overline{v})$ 定义为:$$ \overline{u}=R...
2.5 底部应力(Bottom Stress)
底部应力 $\vec{\tau}_{b}=(\tau_{bx},\tau_{by})$ 由二次摩擦定律确定: $$ \frac{\vec{\tau}_{b}}{\rho_{0}}=...
2.6 风应力(Wind Stress)
在无冰覆盖区域,表面应力 $\vec{\tau}_{s}=(\tau_{sx},\tau_{sy})$ 由水面上方风场决定,经验关系为: $$ \vec{\tau}_{s}=\rh...
2.7 冰盖(Ice Coverage)
可考虑冰盖对流场的影响。 在海面被冰覆盖的区域,风应力被排除,表面应力改由冰面粗糙度引起。表面应力 $\vec{\tau}_{s}=(\tau_{sx},\tau_...
2.8 潮汐势(Tidal Potential)
潮汐势是由地球、月球与太阳相对运动引起的重力变化所产生的体力,作用于整个计算域。该强迫在频率空间展开,可表示为多个潮汐分潮的叠加。模型以“平衡潮”(equilibrium tide)...
2.9 波浪辐射应力(Wave Radiation)
可在模拟中考虑短周期波破碎产生的二阶应力。辐射应力作为平均流的驱动力,可用于计算波生流。对三维模拟采用简化处理:辐射应力在垂向上取均匀分布(uniform variation)。
2.10 热交换(Heat Exchange)
与大气的热交换基于以下四个物理过程计算: • 潜热通量(蒸发导致的热损失) • 显热通量(对流导致的热通量) • 净短波辐射 ...