开放海域中冰山倾覆的建模

P. Bonnet; V. A. Yastrebov; P. Queutey; A. Leroyer; A. Mangeney; O. Castelnau; A. Sergeant; E. Stutzmann; J. -P. Montagner

开放海域中冰山倾覆的建模

流体动力学 2020-06-18 v2 地球物理

作者: P. Bonnet , V. A. Yastrebov , P. Queutey , A. Leroyer , A. Mangeney , O. Castelnau , A. Sergeant , E. Stutzmann , J. -P. Montagner

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摘要

在近接地冰川末端，崩解可导致公里尺度不稳定冰山的倾覆。倾覆冰山施加于冰川前缘的瞬态接触力会产生传播至远震距离之外的地震波。对该地震信号进行反演，对于了解实际及过去的倾覆动力学具有重要意义。然而，对地球物理与气候研究而言感兴趣的冰山尺寸，无法仅由地震振幅恢复。这是因为倾覆是一个复杂过程，涉及冰山、冰川与周边水体之间的相互作用。本文朝向构建完整模型迈出第一步，聚焦于无冰川前缘亦无冰间混杂物的开放海域倾覆。开放海域中冰山的倾覆动力学通过计算流体动力学(CFD)模拟捕捉，从而能够评估倾覆冰山周围流体运动的复杂性，以及海洋受冰山旋转影响的程度。将结果以适当的无量纲变量表示，我们表明实验室尺度与现场尺度的倾覆可直接比较。研究发现倾覆动力学对冰山长宽比以及水与冰的密度高度敏感。然而，同时处理流体动力学以及冰山与可变形冰川前缘之间的接触，需要高度复杂的耦合，常超出流固耦合软件的实际能力。因此，我们开发了半解析简化流固模型(SAFIM)，可嵌入处理可变形固体接触动力学的固体力学计算中。该模型通过标定的阻力与附加质量效应计入水动力，并依据参考CFD模拟进行标定……

关键词

冰山倾覆计算流体动力学半解析简化流固模型开放海域无量纲变量水动力冰川崩解

引用

@article{arxiv.2005.01221,
  title  = {Modelling iceberg capsize in the open ocean},
  author = {P. Bonnet and V. A. Yastrebov and P. Queutey and A. Leroyer and A. Mangeney and O. Castelnau and A. Sergeant and E. Stutzmann and J. -P. Montagner},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2005.01221},
  year   = {2020}
}

备注

31 pages, 16 figures

开放海域中冰山倾覆的建模

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