【摘 要】
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本文研究了二维两层流中点源/汇、偶极子以及一对等强度源-汇、一对同向/反向旋转的涡对引起的界面内波。上下层流体均为理想流体,运动是无旋的,且仅考虑定常流。上层流体上
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本文研究了二维两层流中点源/汇、偶极子以及一对等强度源-汇、一对同向/反向旋转的涡对引起的界面内波。上下层流体均为理想流体,运动是无旋的,且仅考虑定常流。上层流体上表面满足刚盖假定,下层流体无限深。应用边界积分方程法建立起积分-微分方程组,并用拟牛顿法数值求解。同时,由线性化问题的求解得到了相应的线性解析解,并与非线性方法(边界积分方程法)的结果比较。比较了点涡和偶极子、源-汇和涡对引起界面内波的不同特征,讨论相关参数对结果的影响。比较同等强度下单个点涡和偶极子引起的界面内波的下游稳定波高,发现后者比前者大得多,但波峰/波谷位置接近。强度增加,偶极子的非线性解和线性解的下游稳定波波高间的差距较小,点涡情形差距则要大得多。线性解的下游波高与点涡、偶极子的符号无关,但非线性解则不然,符号为负的点涡/偶极子引起的下游波高大于线性解的波高,后者又大于符号为正时的波高。偶极子情形中,上游无穷远稳定来流遭遇偶极子时,附近界面先形成一个小凹陷(凸起)然后才出现第一个大波峰(波谷)。偶极子引起界面内波的第一个波振幅与下游稳定波的振幅接近,点涡情形第一个波的振幅与下游波相比差别较大。等强度源-汇引起的波形与偶极子情形的波形相似。点源与点汇间的距离增加,下游稳定波振幅周期性变化。上游点源、下游点汇时的非线性解的下游波振幅大于线性解的结果,后者大于上游点汇、下游点源时的非线性解的结果。当距离取某些特殊值,下游波抵消,整个交界面由一个对称的大波峰/谷和两侧凹陷/凸起组成。对于等强度反向/同向旋转涡对,两点涡间距离增大下游稳定波呈周期性变化,最大/小值等于两个点涡分别单独存在时的波高的和/差。反向旋转涡对互换符号不影响下游稳定波波高,但同向旋转涡对改变符号后波形差别很大。
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