加速流动的理论：高阶浅水方程（HSWE）
流体动力学
2024-09-19 v2 大气与海洋物理
摘要
大多数海岸流动都具有湍流特征，使得浅水方程的应用无法准确描述。本文提出一种用于表征加速海岸流动的理论，提供对长波近似下湍流运动的更精确表征。该理论的基本前提是：水流中出现的涡动速度与平均速度具有相关性，并产生额外的运动（即涡动运动），该运动的尺度和规律性与平均流动速度相同。所得到的高阶长波模型既稳定又高效，包含经典浅水方程以及描述湍流动能输运的附加方程。本文详细介绍了该模型的特征谱、Rankine-Hugoniot 关系以及稳态解。该提议理论在解决各种工程问题方面都有前景，包括滚浪、水锥、坝崩和洪水。该模型能够准确描述混合层与自由面相互作用及其向湍流表面喷流过渡的问题。最近的沉积物输运应用取得了有趣的结果并表现出良好的数值收敛性。
引用
@article{arxiv.2406.02595,
title = {Theory of accelerated flows in a long wave approximation: High-order Shallow Water Equations (HSWE)},
author = {Arno Roland Ndengna Ngatcha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.02595},
year = {2024}
}