冰脊间流场特性的PIV实验研究
冰脊间流场结构的变化会影响极地海冰-海洋界面的动量交换,从而改变海冰运动及其演变规律。为弥补现场观测数据缺失并阐明冰脊间的流场特征,采用粒子图像测速技术开展实验室物理模拟实验,改变冰脊模型参数无量纲间距L(7.5~30)、相对运动速度V (0.1~0.3 m/s)、冰脊入水深度H (0.04~0.12 m)和冰脊模型的底角角度α (30°~90°),对冰脊间冰下流场结构进行了精细测量,并着重分析了冰脊角度、间距和入水深度变化对流场结构的影响。结果表明:随着冰脊倾角逐渐增大,流场速度梯度增加,回流漩涡涡心逐渐远离前冰脊尖端,涡心下方速度梯度显著增大。增大冰脊间距时,冰脊间流速先逐渐增大后减小,当冰脊间无量纲间距超过一定距离后,后冰脊对中间流场几乎不产生影响。随着冰脊入水深度增加,回流区旋涡横向和纵向影响范围变大,涡心下方速度梯度增加,入水深度达到0.12 m时出现较小的旋涡。并且发现冰脊运动速度不是影响流场变化的主导因素。实验结果对于冰-海拖曳系数参数化与海冰动力学模型改进具有重要意义。
实验流体力学
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