[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
, r1 `$ l0 U# s% C6 C& m
                               
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:! }! T2 `4 c( G# K+ M0 n

7 e$ e. n3 s$ Y- U1 `  r
+ A3 |6 h& ?; s; f' u8 D
6 o+ Y' T2 [; [* C
                               
登录/注册后可看大图
           

. P! E' V1 y& y% ?% U. Y' S( }                               
登录/注册后可看大图

0 O2 q2 l+ w: H; z/ W3 W: v9 C' S# z7 L& b: V( h7 `2 g* @# G2 r
* }( r7 X$ X) d0 h* {3 v, Z
                               
登录/注册后可看大图
         
( C! C& ]* u* C$ L' [2 Z( t0 u
                               
登录/注册后可看大图

! Z5 @- z6 V/ A% l9 n4 U( s这样二维平面上的连续方程就能自动满足。( d+ m' V, y. W  F
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

, `: _' Y! u; g                               
登录/注册后可看大图

% ^! C& O- G( P! g' ~" ?- g                               
登录/注册后可看大图
方向和

- A0 I2 S9 D7 K, i5 ~5 P. @3 c! e                               
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
/ i  w  L" C( Q' v
                               
登录/注册后可看大图
  ~+ U. E' _! H( x9 `
实际就是求积分),我们可以设:

. _  j# Y' d0 M6 @, `1 R
- P! Z( [& ?+ I9 \6 g) L: L4 X! l

( V+ `+ K9 A8 [8 U( |& n                               
登录/注册后可看大图
' s8 i- ?; G6 P# W! T- \
从这个点积分到任一点
" s0 C8 J; d+ W6 A# ~$ Y
                               
登录/注册后可看大图
。首先,

  T- n* j9 r# _/ c  X# U7 I' m                               
登录/注册后可看大图
对y积分,有:1 @* }4 \! S9 K  [0 o( Q

3 [* ]4 W8 v/ E; r1 F2 S0 W
: R5 F; Z0 x' }( R7 S- W
, l" T# v0 x+ m8 y1 e$ ^; |; A
                               
登录/注册后可看大图
               
3 L2 P+ k5 _! n4 s1 i: @
                               
登录/注册后可看大图
' R, K; Z3 e# Y7 V# n: [4 o
                               
登录/注册后可看大图
; \0 r6 k/ ]% V) [5 C' I; s% {
                               
登录/注册后可看大图
积分,有:

* \& h5 n- J, Y
6 Q9 u) ~# U( W- l9 G$ {: o

. H- t% A" u. T( u2 @                               
登录/注册后可看大图
         

; O0 g# q/ U& d                               
登录/注册后可看大图
' D, D  a3 c- J
左边的积分式子,可以直接根据速度场求解,即:
' v% `5 \! J, P& T# H3 J* X
* D" J) m; j8 m+ }
                               
登录/注册后可看大图

# f  }1 ^9 [& _现在只需要求出
4 T. F2 ^) T, E
                               
登录/注册后可看大图
,就能求出我们需要的
. Y  Y; c, S4 \) b  S; h, G; B$ t
                               
登录/注册后可看大图
。通过观察发现,在
; b; C% J( p% z0 J0 Y9 q
                               
登录/注册后可看大图
中令

0 \! k' s1 ~, Q                               
登录/注册后可看大图
即可得到我们想要的结果:
1 p# U$ N, h& ~+ p# S
0 C( a; ^5 e$ g) @
% Z! n* f$ k7 j3 p& H4 K

; u- A; D4 d- K. Z                               
登录/注册后可看大图

4 Q! H2 K: t- ^# e: l  g最终有:
1 {. j  p+ M8 R
# A4 `  c0 W1 ?# Y4 C/ z% G) j
, Y6 _0 l% r3 a8 k1 @8 w+ Y
                               
登录/注册后可看大图
        
$ u9 t1 f  y7 w2 F6 ?( }
                               
登录/注册后可看大图
" x+ u/ l9 r/ I4 X
或者可在
3 q8 Y2 a5 B; E+ l
                               
登录/注册后可看大图
中令

8 \6 t) y6 T7 O' C5 E: c                               
登录/注册后可看大图
代入

: Z: w( j) p4 F5 o: Y( d! S/ Z3 F                               
登录/注册后可看大图
,有:
9 m' _0 L# d# j" x: H0 w/ R. X
, @0 i# ^+ u. j& U$ \/ e6 R$ s& f0 J

6 l! Q# m8 z# E0 `1 A; y                               
登录/注册后可看大图
        
$ L1 C! |6 ?" {4 l5 P
                               
登录/注册后可看大图

' ?% P; v6 E9 F4 a& H这样,利用

. t8 @) [& Q8 C: \% \0 y5 ]/ Y                               
登录/注册后可看大图
/ n- x; b, J) V9 D% Y
                               
登录/注册后可看大图
就可以进行流函数的编程计算。
  }1 }$ R/ C" @: H  i( j  ?/ _, f  }) w6 h2 [( E
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。
) z& v7 Q( `3 m2 C: D4 w+ Q4 X  x2 m; u% M5 w/ S1 ?
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