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Neumann-Kelvin理论中水线积分项及其对船舶兴波阻力影响的研究
1
作者 单雪儿 石凯元 +1 位作者 钱怀远 朱仁传 《中国造船》 北大核心 2025年第3期80-90,共11页
针对船舶移动兴波探讨了Neumann-Kelvin(NK)理论边界积分方程中水线积分项的几种形式,并通过数值方法研究水线积分对兴波阻力的影响。基于半解析的水平线段Kelvin源格林函数算法,编程求解NK问题,获得了Wigley和S60船型在不同航速下的兴... 针对船舶移动兴波探讨了Neumann-Kelvin(NK)理论边界积分方程中水线积分项的几种形式,并通过数值方法研究水线积分对兴波阻力的影响。基于半解析的水平线段Kelvin源格林函数算法,编程求解NK问题,获得了Wigley和S60船型在不同航速下的兴波阻力。研究表明,忽略水线积分项计算得到的兴波阻力与试验值基本一致;而在保留水线积分项时,中、高速度段船体阻力偏小。然后采用水线源点下沉方案改进计算,当水线下沉至自由面附近第一层网格深度的一半时,兴波阻力和试验值吻合较好。从工程实用角度出发,NK理论中水线积分项在实际计算中可以忽略,若需要考虑该项,建议将水线上源点的位置取在第一层网格的中心处。 展开更多
关键词 兴波阻力 Neumann-kelvin理论 kelvin源格林函数 水线积分 水线源点下沉
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基于机器学习的Kelvin源格林函数数值预报
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作者 周子轩 朱仁传 詹可 《海洋工程》 北大核心 2025年第2期170-178,共9页
快速、准确地计算Kelvin源格林函数及其偏导数是求解船舶移动兴波问题的基础及核心,其主要困难源于远场波动项积分核的高频振荡。鉴于机器学习理论中多层感知机(multilayer perceptron,简称MLP)的强大非线性映射能力,构建了针对Kelvin... 快速、准确地计算Kelvin源格林函数及其偏导数是求解船舶移动兴波问题的基础及核心,其主要困难源于远场波动项积分核的高频振荡。鉴于机器学习理论中多层感知机(multilayer perceptron,简称MLP)的强大非线性映射能力,构建了针对Kelvin源格林函数及其偏导数的MLP数值预报模型。模型训练及测试所需的高精度数据样本均由自适应积分方法生成。为了充分利用样本信息,降低训练耗时,提出了一种基于收敛函数的创新采样策略,实现对近自由面区域的局部加密采样。数值分析结果表明,MLP模型预报精度良好,且效率显著优于自适应积分等数值方法。该模型不仅在兴波问题求解中有重要应用价值,也为机器学习在传统水动力领域的应用开辟了新的思路。 展开更多
关键词 kelvin源格林函数 远场波动项 高频振荡 多层感知机
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有限水深Kelvin源格林函数及其导数的快速计算 被引量:1
3
作者 缪涛 张志宏 +2 位作者 顾建农 刘巨斌 王冲 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2012年第1期45-51,共7页
应用线性船舶水动力学理论,将有限水深Kelvin移动兴波源格林函数分解成3部分:简单Rankine源集合、局部扰动项和波函数项。对各部分在亚临界和超临界航速时的快速计算分别作了讨论,其中对计算费时的局部扰动项采用了复数中的最陡下降积分... 应用线性船舶水动力学理论,将有限水深Kelvin移动兴波源格林函数分解成3部分:简单Rankine源集合、局部扰动项和波函数项。对各部分在亚临界和超临界航速时的快速计算分别作了讨论,其中对计算费时的局部扰动项采用了复数中的最陡下降积分法,加快了计算速度,进而引出各部分偏导数的计算。最后,比较了格林函数的差分值与偏导数值,计算了薄船兴波阻力与表面兴波,讨论了不同面元网格划分的收敛性,证实了亚临界、超临界航速兴波分别以横波、散波为主。 展开更多
关键词 兴波阻力 有限水深 kelvin 格林函数 最陡下降积分 表面兴波
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基于Kelvin源格林函数的船舶水压场的预报软件实现及其应用
4
作者 王冲 缪涛 +1 位作者 张志宏 顾建农 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2016年第4期11-15,共5页
应用船舶水动力学理论,建立了有限水深薄船引起水底压力变化的数学模型,编制了船舶水压场预报软件。该软件可根据给定的水深、航速和船型参数,快速计算并直观地显示出水压场曲线。将典型船舶水底压力场的计算结果和实验结果进行了对比,... 应用船舶水动力学理论,建立了有限水深薄船引起水底压力变化的数学模型,编制了船舶水压场预报软件。该软件可根据给定的水深、航速和船型参数,快速计算并直观地显示出水压场曲线。将典型船舶水底压力场的计算结果和实验结果进行了对比,结果发现二者具有较好的一致性,表明该软件具有良好的预报能力。该软件可用于水压引信负压延时组合设计,对于水压引信的设计和船舶自身防护也具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 船舶 kelvin源格林函数 水压场 负压延时 预报软件
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基于Rankine源和Kelvin源格林函数求解兴波阻力的复合算法 被引量:4
5
作者 李井煜 卢晓平 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第6期1-5,共5页
[目的]运用边界元法计算船舶兴波阻力基本上是先求解船体附近的速度分布,然后采用伯努利方程进行压力积分,其计算过程复杂,且误差非常大。[方法]提出一种可快速计算船舶兴波阻力的复合算法,利用Rankine源格林函数求解船体表面源强,结合L... [目的]运用边界元法计算船舶兴波阻力基本上是先求解船体附近的速度分布,然后采用伯努利方程进行压力积分,其计算过程复杂,且误差非常大。[方法]提出一种可快速计算船舶兴波阻力的复合算法,利用Rankine源格林函数求解船体表面源强,结合Lagally定理进行受力计算,并基于Kelvin源格林函数求解船舶兴波阻力。运用该算法对Wigley船的兴波阻力进行计算。[结果]计算结果表明,所用算法相较于运用线性兴波阻力中的薄船理论得到的结果精度更高,而且与完全使用Kelvin源格林函数的算法相比效率也更高。[结论]所用算法可在计算兴波阻力时作为精度与效率之间的一种折中方法。 展开更多
关键词 线性兴波阻力 格林函数 RANKINE源 kelvin 边界元法
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ZnO表面光伏行为的Kelvin探针表征
6
作者 吴彩文 王秀锋 +1 位作者 丁书龙 李文 《湘潭大学自然科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期38-43,共6页
利用Kelvin探针通过测量电子功函数来表征半导体表面光伏行为及其能级结构特性.首先由Kelvin探针测量原理建立了表征表面光伏行为的理论方法,然后用CVD法在Pt基底上制备了ZnO半导体薄膜,再利用紫外光作为激发光源实现光伏效应,最后应用K... 利用Kelvin探针通过测量电子功函数来表征半导体表面光伏行为及其能级结构特性.首先由Kelvin探针测量原理建立了表征表面光伏行为的理论方法,然后用CVD法在Pt基底上制备了ZnO半导体薄膜,再利用紫外光作为激发光源实现光伏效应,最后应用Kelvin探针表征其光伏行为的演化过程. 展开更多
关键词 kelvin探针 光伏行为 电子功函数 ZNO
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多域Rankine-Kelvin源法计算浮体水动力方法研究
7
作者 吕明冬 李辉 +1 位作者 李方 陈小波 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期874-884,共11页
文章采用无限长无网格圆柱面作为控制面将流体域分为内域与外域,内域使用简单Green函数(Rankine源),外域使用满足自由表面Green函数(Kelvin源),圆柱控制面上的速度势与速度势法向导数采用Laguerre-Fourier级数进行展开。将两种水动力方... 文章采用无限长无网格圆柱面作为控制面将流体域分为内域与外域,内域使用简单Green函数(Rankine源),外域使用满足自由表面Green函数(Kelvin源),圆柱控制面上的速度势与速度势法向导数采用Laguerre-Fourier级数进行展开。将两种水动力方法的结合既可以保持两种方法的优点又可以减少自由面上网格划分面积且内域只需要计算一次。无限长圆柱绕射势存在解析解,利用该解析解对Laguerre-Fourier级数展开速度势的精度进行验证。采用半球作为浮体,将附加质量与阻尼系数的数值解和解析值进行对比,验证该算法的精度。 展开更多
关键词 多域Rakine-kelvin源法 GREEN函数 LAGUERRE函数 FOURIER级数
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深海中极低频时谐垂直电偶极子电磁场的解析解 被引量:13
8
作者 卢新城 龚沈光 +1 位作者 周骏 刘胜道 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 北大核心 2003年第6期746-749,共4页
将海水看作线性、均匀、各向同性的半无限大导体空间 ,利用汉克尔变换及开尔文函数的近似展开式 ,推导求得了极低频时谐垂直电偶极子在深海中产生的电磁场的解析表达式 .运用文中推导的解析表达式 ,可以计算海水中任意场点的电磁场值 .
关键词 海水 汉克尔变换 开尔文函数 垂直电偶极子 极低频
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电气化铁路钢轨交流内阻抗计算 被引量:10
9
作者 朱峰 李嘉成 +2 位作者 李朋真 李鑫 刘志刚 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期38-42,共5页
为了确定钢轨交流内阻抗,将钢轨等效为实心圆柱体,并推导出内阻抗公式。针对在大参数下,以Kelvin函数表示的内阻抗公式的计算结果并不准确,通过对Kelvin函数作多项式近似,修正交流内阻抗计算公式,利用余弦函数和多项式对Bessel函数做近... 为了确定钢轨交流内阻抗,将钢轨等效为实心圆柱体,并推导出内阻抗公式。针对在大参数下,以Kelvin函数表示的内阻抗公式的计算结果并不准确,通过对Kelvin函数作多项式近似,修正交流内阻抗计算公式,利用余弦函数和多项式对Bessel函数做近似,得到另一精度更高的公式,并使用有限元对钢轨进行仿真计算。结果表明,修正后的内阻抗计算公式正确地反映了交流电阻和内电感随参数变化的规律,而且有效解决了大参数问题,将修正后的计算结果同仿真计算结果与实验数据进行对比,误差小于10%,验证了修正公式的准确性。 展开更多
关键词 交流内阻抗 大参数 kelvin函数 BESSEL函数 有限元
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弹性地基上变厚度环板分析的传递矩阵法 被引量:8
10
作者 周欣竹 郑建军 姜璐 《浙江工业大学学报》 CAS 2005年第1期8-12,共5页
讨论了弹性地基上变厚度环板轴对称弯曲的传递矩阵法.首先,简单地介绍了开尔文函数及其基本性质.其次,基于开尔文函数理论导出了文克勒地基上等厚度环板单元的正确传递矩阵,并证明了当地基参数趋近于零时,该传递矩阵退化为一般等厚度环... 讨论了弹性地基上变厚度环板轴对称弯曲的传递矩阵法.首先,简单地介绍了开尔文函数及其基本性质.其次,基于开尔文函数理论导出了文克勒地基上等厚度环板单元的正确传递矩阵,并证明了当地基参数趋近于零时,该传递矩阵退化为一般等厚度环板的传递矩阵.然后,沿径向将变厚度环板划分成一系列等厚度环板单元,应用传递矩阵算法原理获得了变厚度环板的整体传递矩阵.最后,给出了一些数值结果,证实了本文方法的有效性,并简要地讨论了地基参数对板挠度和弯矩的影响. 展开更多
关键词 弹性地基 变厚度 地基参数 环板 传递矩阵法 弯矩 挠度 整体传递矩阵 正确 证明
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面元法求解有限水深船舶兴波及水底压力变化 被引量:12
11
作者 缪涛 张志宏 +2 位作者 顾建农 刘巨斌 王冲 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期464-469,共6页
应用势流理论中的格林函数方法计算了船舶定常运动的水动力参数,将有限水深Kelvin移动兴波源格林函数分解成三部分:简单Rankine源集合、局部扰动项和波函数项。在亚临界和超临界航速时,采用不同的积分顺序来消除被积函数的奇异性。利用... 应用势流理论中的格林函数方法计算了船舶定常运动的水动力参数,将有限水深Kelvin移动兴波源格林函数分解成三部分:简单Rankine源集合、局部扰动项和波函数项。在亚临界和超临界航速时,采用不同的积分顺序来消除被积函数的奇异性。利用面元法在船体表面上分布Kelvin源,计算了有限水深下船体表面的源强、压力分布及表面兴波,比较了有限与无限水深结果的区别和联系,进一步求解了船舶航行时引起的水底压力变化,计算结果与实验测量结果吻合良好。 展开更多
关键词 有限水深 面元法 kelvin源格林函数 表面兴波 水底压力
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超磁致伸缩材料内部磁场特性及材料参数对其影响分析 被引量:18
12
作者 袁惠群 孙华刚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第30期119-124,共6页
基于麦克斯韦方程和压磁理论建立了超磁致伸缩材料棒内的磁场分布模型,导出了含有材料磁弹性参数的超磁致伸缩材料棒磁场分布函数,讨论了材料特性参数对材料内部磁场和材料内部涡流损耗的影响。结果表明,材料内部磁场不仅与外激励磁场有... 基于麦克斯韦方程和压磁理论建立了超磁致伸缩材料棒内的磁场分布模型,导出了含有材料磁弹性参数的超磁致伸缩材料棒磁场分布函数,讨论了材料特性参数对材料内部磁场和材料内部涡流损耗的影响。结果表明,材料内部磁场不仅与外激励磁场有关,而且与材料的压磁系数、杨氏模量及相对磁导率有关,同时材料内部磁场与外激励磁场间具有滞回特性;考虑材料特性参数时材料内部的涡流损耗达到最大值所需的材料半径,将大于不考虑材料特性参数时的半径值,同时涡流损耗的变化趋势也将变得和缓,而不论材料参数如何变化,超磁致伸缩棒内磁能损耗的基本规律没有发生变化。 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料 内部磁场分布模型 开尔文-贝塞尔函数 材料特性参数
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充填开采含“天窗”薄基岩力学模型 被引量:4
13
作者 耿敏敏 马占国 +2 位作者 潘银光 龚鹏 张国伟 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第1期19-23,共5页
针对第四系资源开采遇到的"天窗"地质构造问题,以存在天窗地质构造的煤矿为背景,建立充填开采含"天窗"水平薄基岩的力学模型—Winkler弹性地基上开孔固支板模型,求解矸石充填条件下含天窗水平薄基岩挠度表达式.在... 针对第四系资源开采遇到的"天窗"地质构造问题,以存在天窗地质构造的煤矿为背景,建立充填开采含"天窗"水平薄基岩的力学模型—Winkler弹性地基上开孔固支板模型,求解矸石充填条件下含天窗水平薄基岩挠度表达式.在此基础上对薄基岩厚度、天窗尺寸、矸石充填体强度对薄基岩天窗附近应力分布影响进行分析探讨.研究结果表明:薄基岩下表面天窗边界处径向和环向应力都为拉应力;薄基岩厚度、天窗尺寸对天窗边界环向应力影响较大,而对径向应力影响较小,环向应力随薄基岩厚度的增大迅速递增,随天窗尺寸增大逐渐增大;增大矸石充填体强度能显著减小天窗附近应力,矸石充填体强度增大,环向应力大幅度降低,薄基岩天窗附近应力环境显著改善,防止天窗边界处出现破坏裂纹,导致薄基岩局部失稳. 展开更多
关键词 “天窗”薄基岩 开孔板 矸石充填 kelvin贝塞尔函数 力学模型 弹性地基 应力分布 充填体强度
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超磁致伸缩材料内部磁场与涡流损耗理论分析 被引量:11
14
作者 孙华刚 袁惠群 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期371-374,共4页
在对纵向激励磁场中超磁致伸缩材料进行分析的基础上,利用Maxwell's方程建立了用Bessel函数描述的超磁致伸缩材料内部磁场分布函数,由Bessel函数解析方法确立了超磁致伸缩材料内部磁场Kelvin表达式.通过对材料内部磁场分布的定性分... 在对纵向激励磁场中超磁致伸缩材料进行分析的基础上,利用Maxwell's方程建立了用Bessel函数描述的超磁致伸缩材料内部磁场分布函数,由Bessel函数解析方法确立了超磁致伸缩材料内部磁场Kelvin表达式.通过对材料内部磁场分布的定性分析,得出内部磁场具有典型滞回特性.利用磁能理论对材料内部涡流损耗进行了初步理论分析,得出由Kelvin函数表示的材料内部涡流损耗表达式.并对激励频率、电导率、材料半径等因素对涡流损耗的影响进行了初步讨论,为超磁致伸缩材料参数的选取奠定了基础. 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料 Maxwell’s方程 BESSEL函数 kelvin表达式 滞回特性 涡流损耗
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有限水深双船航行水底压力计算与实验研究 被引量:2
15
作者 缪涛 张志宏 +1 位作者 王冲 顾建农 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期128-132,共5页
应用势流理论中的格林函数计算了双船航行时水底压力变化,利用面元法在船体表面上分布有限水深Kelvin移动兴波源,通过求解满足双船物面条件的线性方程组,得出不同航速与位置的源强大小,探讨了航速与相对位置对源强计算结果的影响.进一... 应用势流理论中的格林函数计算了双船航行时水底压力变化,利用面元法在船体表面上分布有限水深Kelvin移动兴波源,通过求解满足双船物面条件的线性方程组,得出不同航速与位置的源强大小,探讨了航速与相对位置对源强计算结果的影响.进一步计算了双船航行时水底的压力变化,同时研制了双船水底压力测量系统,计算与实验结果曲线特性一致,发现水深弗劳德数与双船相对位置是影响双船水底压力曲线畸变的主要因素,为以多船编队航行改变水底压力分布提供理论依据. 展开更多
关键词 有限水深 双船 开尔文源格林函数 面元法 水底压力
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开尔文探针技术检测不同表面粗糙度不锈钢早期点蚀敏感性 被引量:2
16
作者 王梅丰 魏红阳 +3 位作者 陈东初 万斌 刘桂宏 李光东 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2016年第11期896-899,共4页
采用开尔文探针技术测量不同表面粗糙度不锈钢表面的功函数,得到功函数对应的粗糙度关系。其中表面粗糙度为0.25μm的不锈钢试样的功函数最低,为(-450±15)eV,随着表面粗糙度减小到0.10μm,功函数则升高到(-200±5)eV。并采用... 采用开尔文探针技术测量不同表面粗糙度不锈钢表面的功函数,得到功函数对应的粗糙度关系。其中表面粗糙度为0.25μm的不锈钢试样的功函数最低,为(-450±15)eV,随着表面粗糙度减小到0.10μm,功函数则升高到(-200±5)eV。并采用三维视频显微镜技术对不锈钢早期点蚀坑进行分析,从而了解不锈钢表面状态对点蚀敏感性的影响。结果表明,表面粗糙度高的不锈钢表面功函数波动很大,点蚀敏感区易发生点蚀,与三维视频显微镜监测结果一致。 展开更多
关键词 304不锈钢 三维视频显微镜 开尔文探针 功函数
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基于开尔文源面元法的有限水深兴波阻力计算 被引量:2
17
作者 缪涛 张志宏 +1 位作者 顾建农 刘巨斌 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期58-61,共4页
应用线性船舶水动力学理论,将有限水深开尔文移动兴波源格林函数分解成Rankine源集合、局部扰动项和波函数项3部分,利用高斯拉盖尔及最速下降积分方法加快了局部扰动项的计算速度.采用面元法计算了有限水深船体表面的面源强度,并与无限... 应用线性船舶水动力学理论,将有限水深开尔文移动兴波源格林函数分解成Rankine源集合、局部扰动项和波函数项3部分,利用高斯拉盖尔及最速下降积分方法加快了局部扰动项的计算速度.采用面元法计算了有限水深船体表面的面源强度,并与无限水深结果进行对比,进一步求解出有限水深船舶的兴波阻力,与其他方法所得结果基本一致,在跨临界航速中有限水深兴波阻力明显大于无限水深的结果. 展开更多
关键词 有限水深 开尔文源 格林函数 面元法 兴波阻力 最速下降积分
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开尔文源格林函数数值计算方法对比研究 被引量:3
18
作者 姚朝帮 董文才 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期98-103,108,共7页
为了探究开尔文源格林函数的快速数值计算方法,从精度与效率两方面对其近场扰动项N和远场波动项W常用的求解算法开展对比分析。N项的计算方法主要有:制表法、切比雪夫多项式拟合法、有理函数法及改进的梯形法。W项的计算方法主要有:Bes... 为了探究开尔文源格林函数的快速数值计算方法,从精度与效率两方面对其近场扰动项N和远场波动项W常用的求解算法开展对比分析。N项的计算方法主要有:制表法、切比雪夫多项式拟合法、有理函数法及改进的梯形法。W项的计算方法主要有:Bessel函数法和变量代换法。对这些算法的数值分析表明:采用切比雪夫多项式拟合法及制表法计算N项、采用"变量代换法"计算W项的精度与效率较高;两者结合计算Kelvin源格林函数的算法可用于船舶静水航行兴波流场的分析。 展开更多
关键词 开尔文源格林函数 振荡性 制表法 切比雪夫多项式 变量代换
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反演变换在调和函数研究中的应用 被引量:3
19
作者 赵天玉 刘庆 《长江大学学报(自科版)(上旬)》 CAS 2009年第3期1-4,共4页
反演变换也称逆矢径变换,有着比较独特的几何性质,是一种有效的数学方法,其应用十分广泛。首先给出了反演变换的定义,然后利用反演变换和凯尔文(Kelvin)变换重点讨论了调和函数的一些性质及其应用,并给出了8个相关命题及其证明。
关键词 反演变换 调和函数 凯尔文(kelvin)变换
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海平面上升导致潮波系统变化的机理(Ⅰ)--基于理论模型的研究 被引量:4
20
作者 于宜法 郭明克 +1 位作者 刘兰 颜梅 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期517-526,共10页
基于沿海峡相反方向传播的Kelvin波,导出了因海平面上升导致潮位振幅和位相变化的特征函数。这2个特征函数有一定的空间分布模式,可反映出由于海平面上升引起的潮位振幅和位相的变化哪儿是正,哪儿是负。文中计算了海平面上升1 m所引起... 基于沿海峡相反方向传播的Kelvin波,导出了因海平面上升导致潮位振幅和位相变化的特征函数。这2个特征函数有一定的空间分布模式,可反映出由于海平面上升引起的潮位振幅和位相的变化哪儿是正,哪儿是负。文中计算了海平面上升1 m所引起的潮位振幅和位相的变化值。可以看出:对于一个给定的角速率ω来说,正变化区域的振幅变化值的平均值和负变化区域的振幅变化绝对值的平均值ω随纬度φ的增加而减小,而对于一个给定的地理纬度φ来说,正变化区域的振幅变化值的平均值和负变化区域的振幅变化绝对值的平均值随ω的增大而增大。在矩形海湾满足边界条件的解当中,Kelvin波占主导地位,因此,2个特征函数能够用来描述矩形海湾和某些实际海湾中因海平面上升引起的旋转潮波系统变化的分布特征。 展开更多
关键词 kelvin 海平面上升 变化的特征函数 海湾中潮波变化
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