[物理海洋] 关于海洋数值模型里面求流函数的过程

[复制链接]
流函数
4 I1 S5 J) W: x  q! p2 H3 p$ V
                               
登录/注册后可看大图
是空间中的一个场,用它可以表示平面不可压缩流体的速度:" p0 {' u# ?2 F

1 f5 P3 R3 L! I
2 p4 H# l) d. b# Q. L: O
2 t* ^' y; @1 t8 v
                               
登录/注册后可看大图
           

: p) c3 N; [# D% R4 p0 d% o                               
登录/注册后可看大图

- }- }9 S6 r4 @4 c2 M
7 m8 T' }$ T# V% a+ L/ P1 n  F" f
; Z+ c! [: D/ `7 c* n2 y9 ]6 o
                               
登录/注册后可看大图
         

1 P, V; q& V0 x7 I                               
登录/注册后可看大图
- @. T+ a0 X: g3 F/ h- i2 I) N7 U
这样二维平面上的连续方程就能自动满足。1 O! f0 l3 v: F3 Y' |: G  R
我们的目标是要根据这两个式子求流函数标量场。可以想象,这两个式子规定了场
* Q! }( x0 J  p" ?
                               
登录/注册后可看大图
  y. c. t9 V+ Z1 E0 o! O5 p& `
                               
登录/注册后可看大图
方向和
0 x& r) q4 ~/ U% b
                               
登录/注册后可看大图
方向的变化,并不涉及具体的数值。因此,我们需要给定一个流函数的积分零点(求
- Y: E) {$ x0 D% ]0 c% J
                               
登录/注册后可看大图
1 _$ z3 K; l, Q4 \! e
实际就是求积分),我们可以设:

8 i1 v. S' Z3 Q. t! v
5 J6 A, {( L2 B# T: o( d- c1 V
% e) D! C8 l; A+ P! i" u
                               
登录/注册后可看大图
9 x7 B# N' q. `2 L1 h- Z$ q- L! V
从这个点积分到任一点
8 g) ^9 v* z4 ]
                               
登录/注册后可看大图
。首先,

: [8 |/ N, l. `! m0 L                               
登录/注册后可看大图
对y积分,有:
1 H2 `" l" o/ h; A, @- q0 L9 {% a. ^, K+ N; ~6 E$ f6 Z1 E
% b) V2 d4 ^  _# s( W0 U8 f! J
# P" n5 G% f5 H. X3 i: X$ r
                               
登录/注册后可看大图
               

5 c! I! T- g! u                               
登录/注册后可看大图
! O) y0 C$ g6 s4 [/ A. A
                               
登录/注册后可看大图
7 k; b6 L, [$ K/ L
                               
登录/注册后可看大图
积分,有:
* j( {4 g/ Z0 {/ {. Y! W. u
& l! S* i8 V( k0 H
: N" x% g4 f# F' g9 e) u! ]
                               
登录/注册后可看大图
         

5 U1 s: y( b0 y3 {                               
登录/注册后可看大图

2 ]; ^; c# r) H; n左边的积分式子,可以直接根据速度场求解,即: ; v& H! X( p" H4 f+ D( `

- Q7 I; o; O- b; T( e' ^- o                               
登录/注册后可看大图

. |  f" Y3 D- V9 @" X现在只需要求出
) F. Y& r( f) k6 A1 p. ^  v
                               
登录/注册后可看大图
,就能求出我们需要的

) B  K! r  j" p& Y- c0 t                               
登录/注册后可看大图
。通过观察发现,在
9 I4 z7 p0 \, o$ `0 X( S$ Y/ U
                               
登录/注册后可看大图
中令
: m- U/ \- ?3 O" T7 t* r
                               
登录/注册后可看大图
即可得到我们想要的结果:% Y* C3 I5 @" b, @, q
4 @, t8 T+ K' W2 V. r& K
' t! n1 v% E, E8 r' C# x1 |& W

% |. S5 w, _( J" c6 e! T                               
登录/注册后可看大图
6 C- u* H' m$ \1 x7 w' }5 y
最终有:+ S# Y' P  x5 r0 C0 I7 D# d
3 l6 E/ O4 F  Z* ?! @
  ^2 V+ g6 \$ h) ?4 b) @' L# a$ p
                               
登录/注册后可看大图
        

/ I* B2 Q9 Y% Q, W) F                               
登录/注册后可看大图

" s% E* M4 _" \/ G或者可在
7 F6 r$ W, i$ \+ R# I! Y
                               
登录/注册后可看大图
中令

9 e+ n# t/ _5 T4 T# b: B                               
登录/注册后可看大图
代入

0 Z; l, v( @$ u6 A+ E: p' }) |# K2 E                               
登录/注册后可看大图
,有:( Y9 {  a0 v7 F/ K* ~

- d7 m8 T6 ]6 M5 k& S8 _6 R# |/ M7 c2 z2 h  _

% u' x+ F* _. W$ I1 ^                               
登录/注册后可看大图
        
' |% j+ Y! q8 g- B# K" I2 I
                               
登录/注册后可看大图

2 y# @+ w2 |# R8 E- M这样,利用

; o& W  z, j4 D0 \1 n                               
登录/注册后可看大图
  M* J' }3 ^2 ?+ U6 I+ i
                               
登录/注册后可看大图
就可以进行流函数的编程计算。) Z+ O; I' b% a8 g
+ y  d! P) |  G9 f7 F2 c8 z& J
值得注意的是,可以对求得的流函数加减常数,以使需要的陆地岸界为0。
  X* a: z2 @  L+ n/ z# r
$ r4 x9 ?) I  R2 s5 p+ v8 B
回复

举报 使用道具

相关帖子

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
lyl
活跃在2022-11-2
快速回复 返回顶部 返回列表