低风速下的水表面流向涡形成过程研究

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在对空气水的界面问题研究中,水表面的湍流的发生过程一直是研究的焦点。以往的学术研究主要集中于对风速较高情况下较大尺度水域的研究,认为Langmuir Circulations是引发流向涡量产生和主导水表面湍流过程的主要机制,并且对风速较高情况下较大尺度水域Langmuir Circulations的形成机制提出了基于Stokes drift速度的扰动模型解释。与以往的研究不同,本文针对风速较低条件下较小尺度的水域进行研究,探讨该类型水域的流向涡量的形成过程。本文通过对风速较低条件下的风距较小的区域的流动显示进行分析发现,该区域水表面的水波主要是毛细波,毛细波的Stokes drift速度相比扰动速度是小量;该区域内的流向涡形成过程是由二维扰动发展为发卡涡,再形成三维流动结构,这一过程类似于湍流边界层转捩过程,暗示风速较低条件下较小尺度的水域内流向涡的形成类似于边界层中的流向涡发生过程。
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