26 / 2022-05-29 13:56:40

冰山涌浪形成过程及近场演化特征

冰山涌浪,近场特征,光滑粒子流体动力学

       近年来，随着全球气候变暖，冰川溶蚀日益加剧，特别是在冰山/川的边缘，由于温度变化、海水腐蚀冲刷、大风、暴雨等作用，常常发生大范围的冰山崩解时间。在短时间内，大尺度的冰山崩解入水将引起几十米高的巨浪，在一定范围的海域内形成局部“海啸”，对过往船只、沿岸基础设施以及人类生产活动造成严重威胁，这种“海啸”也被称为冰山涌浪。不同于传统地质体滑坡引起的涌浪，由于冰山的密度小于水，这使得冰山存在不同的运动模式。目前我们对不同运动模式下的冰山涌浪形成过程和特征的研究并不成熟，因此，深入研究冰山前缘倾倒破坏入水引起的涌浪过程和特征具有重要的科学和工程实际意义。

       本文基于光滑粒子动力学（SPH）离散方法, 建立了冰山入水诱导涌浪的流体刚体耦合数值模型，并得到了前人刚体入水诱导涌浪实验数据的良好验证。为了简化分析，本文采用二维模型模拟冰山涌浪，并将冰山简化为刚体，忽略冰体在与水相互作用过程中的变形和断裂。冰山入水的诱导涌浪的运动模式被分为四类，分别是重力为主导的下沉、重力为主导的翻倒、浮力为主导的上浮和浮力为主导的翻转。通过模拟以上四类运动模式下的冰山涌浪，得到了近场流场和涌浪的基本特征，揭示了冰山涌浪的形成过程和内在机制，并给出了冰山特征尺寸和水深与涌浪波幅大小的关系。