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英伦剑桥大学Colm-cille P. Caulfield教授讲解海洋湍流与混合的研究进展
发布日期:2017-04-11 作者:
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    为了尽可能让研究生了解国际上海洋湍流与垂向混合模拟的研究进展,受时钟博士的邀请,英伦剑桥大学应用数学与理论物理系(DAMTP) Colm-cille P. Caulfield教授于2017年4月5日下午在闵行上海交通大学木兰楼A1006室,作了题为“模拟世界海洋的湍流与垂向混合 (Modelling turbulence and vertical mixing in the world‘s oceans)”的学术报告。来自船舶海洋与建筑工程学院、自然科学研究院、海洋学研究院、密西根学院的研究生、教师参加了学术报告会。

 

                 

    

  “分层剪切流(stratified shear flows)”广泛存在于大气、海洋和其它各种不同类型的地球物理流体中。其理论研究的意义在于:在足够高的雷诺数时,这种流动被普遍认为在湍流的转捩中起到关键作用,因此,对密度场不可逆的混合极为重要。Colm-cille P. Caulfield教授致力于分层剪切流的研究,他的研究小组的成果成为了国际上该领域的英伦剑桥学派。
 
  首先,Caulfield教授由海洋中深层水、海表的洋流的流动解释热、盐的循环。然后,他展示了不同时间的海洋流场的卫星图片,说明海洋中的湍流混合是随时间、空间变化的。同时,他也指出了模拟海洋中湍流混合的困难:海洋的几何上的大尺度与湍流混合小尺度的矛盾。随后,Caulfield教授分别介绍了三个方面的内容:(1) 持续湍流中的长度尺度;(2) “K-H不稳定性(Kelvin-Helmholtz Instability)”导致的“最佳”混合;(3) 平板Couette流中的“T-C不稳定性 (Taylor’s Classy Instability)”。在介绍湍流长度尺度时,Caulfield教授直观地讲解了用声波测量海洋的密度结构的原理。在介绍“T-C不稳定性 (Taylor‘s Classy Instability)”前,Caulfield教授专门回顾了问题的源头,即上个世纪G.I. Taylor在1931年研究分层流问题的文章。最后,Caulfield教授进行了简单总结,并指出海洋湍流与混合的特性仍待进一步研究。
 
         
 
  报告完毕后,教师和研究生提出了各自的问题,涉及到湍流谱的计算、LES、湍流时间尺度和“浮力雷诺数(buoyancy Reynolds number)”等,Caulfield教授一一做出了非常详细的回答。
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