明确的波浪平均原始方程使用广义拉格朗日平均
摘要：推广的Lagrangian平均理论在三维中提供了波动-湍流-平均流相互作用的精确方程。实际应用中，这些方程必须通过指定波动强迫项来封闭。在小表面坡度、水深和平均流水平梯度以及平均流速度剖面的弱曲率的假设下，得到了一个近似的封闭方程。这些假设导致平均动量和压力强迫项的解析表达式，可以用波谱表示。然后，应用垂直坐标变换得到在笛卡尔坐标系中具有非发散质量输运的glm2z-RANS方程（55）和（57）。最低次元下，与Eulerian平均理论达成一致，并且该近似提供了已知波平均方程对波场的短尺度变化和垂直变化的垂直变化的显式扩展，仅限于弱或局部剖面曲率。此外，基本的精确方程提供了对有限波振幅和任何实际情况进行扩展的自然框架。使用线性波在任意底坡上的精确数值解进行比较，讨论了近似精度，当恰当地考虑到部分静立波时，这些方程仍然是精确的。对于有限振幅波，发现近似解可能对于海洋混合层模拟和沙滩波是准确的，前提是设计出适当的湍流封闭。然而，对于冲浪区应用，由于波的非线性对波动力强迫项的垂直剖面有很大影响，因此近似可能只能提供定性结果。
作者：Fabrice Ardhuin (CMO), Nicolas Rascle (CMO, LPO), Kostas Belibassakis
论文ID：physics/0702067
分类：Atmospheric and Oceanic Physics
分类简称：physics.ao-ph
提交时间：2009-11-13