跃变分层流体中球体内波散度场特征实验研究

作者：张军^*; 姚志崇; 高德宝; 周根水; 苏博越

来源：船舶力学, 2023, 27(07): 984-994.

• 分层流
• 体效应内波
• 尾流效应内波
• 速度散度

本文对跃变分层流体中匀速拖曳运动球体内波诱导流场PIV试验测量得到的水平速度散度场随时间的演化过程及内波时频、波谱、传播速度等特征进行了研究。球体处于跃层中，测试水平面位于球心下方一倍直径处。分析获得了速度散度场整体特征及其随内傅氏数Fri=U/NmaxD的变化规律，比较分析了体效应内波(Lee波)和尾流效应内波(WIW波)的时频、波谱、传播速度等波动特征。研究表明：(1)在低Fri时Lee波占优，水平速度散度等值线呈内凹的“>”形，在最大浮力振荡频率fmax附近有非常明显的频率主峰，速度散度曲线的波谱主峰也非常明显，内波传播速度与球体运动速度基本一致；(2)在高Fri时WIW波占优，水平速度散度等值线呈“?”形，频谱曲线上明显存在多个峰，且主频接近球体潜深位置当地浮力振荡频率，波谱曲线上也存在多个较明显的峰，对应WIW波波长在2.4D～5.6D之间，传播速度远低于球体运动速度；(3)在高Fri时WIW波分界线的斜率与参数Fri呈指数分布，在低Fri下Lee波包络线的斜率也符合此分布规律。

• 单位
  中国船舶科学研究中心