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题名海底火山喷发大气冲击波激发的轴对称海啸波数值模型
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作者
吴蓓蓓
刘桦
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机构
上海交通大学工程力学系
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期2015-2028,共14页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11632012)。
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文摘
海底火山喷发引发海啸具有多源激发机制,包括水下爆炸、边坡失稳、火山口坍塌、碎屑流、地震以及大气扰动.为了深入认识轴对称移动气压扰动激发海啸的机理,探究气压扰动参数对水波形态的影响规律,本文在柱面孤立波Boussinesq模型的基础上,考虑水面移动气压扰动作用,建立了由火山喷发激发的轴对称移动气压场所驱动的海啸波数值模型.利用不同地形上柱面波的传播算例验证了本模型的精确性与稳定性.数值模拟了2022年汤加火山喷发大气扰动激发海啸事件,并与太平洋DART浮标实测数据比较,较好地复演了大气扰动驱动海啸波的远场传播过程,并讨论了波动在深水区的色散行为.研究了轴对称气压扰动的径向移速、强度及尺度对波动演化特征的影响,结果显示:气压移速与浅水波速的相对大小显著影响波形,当二者接近时将激发Proudman共振.在共振条件下,波幅与径向传播距离呈近似线性增长关系,波幅放大因子随气压尺度增大而减小.在远离共振条件时,气压强度和尺度对波幅放大因子的影响相对较小,受波能流守恒约束柱面自由波幅则沿程衰减,受迫波幅值近似按气压衰减规律变化.
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关键词
移动气压扰动
柱面波
BOUSSINESQ方程
Proudman共振
汤加火山海啸
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Keywords
moving pressure
cylindrical wave
Boussinesq equation
Proudman resonance
Tonga volcanic tsunami
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分类号
O35
[理学—流体力学]
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