Development of a coupled model for the interaction between internal solitary waves and free surface waves
张子涵，陈同庆，张庆河，臧志鹏，李明宇
摘要：内孤立波（ISWs）与自由表面波之间存在动力学相互作用，这对近海结构和水下航行器的安全具有重要意义。为研究在连续层化海水中内孤立波与表面波的相互作用，构建了一个耦合模型。该模型在基于三维纳维–斯托克斯方程的两相（空气—水）框架中引入了密度输运方程。为了生成内孤立波，采用了基于全非线性 Dubreil–Jacotin–Long（DJL）方程的流场初始化方法；为生成与吸收表面波，则采用了松弛区方法。网格敏感性分析表明，在深海应用中，表面下精细网格区域的高度应至少为表面波高度的三十倍——这一要求与沿海区域表面波模拟的情况显著不同。与实验室观测的对比验证显示，模拟结果与观测数据吻合良好。随后将该耦合模型用于模拟内孤立波诱导的表面位移及内孤立波对表面波的调制。仿真结果表明，该耦合模型能够描述内孤立波与表面波之间的相互作用，为研究二者耦合效应提供了一个潜在的工具。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.apor.2025.104739
