养殖水域水面冷却对流过程的数值实验

以简单矩形水域为例，利用数值实验方法，定量探讨了具有自由水面的养殖水域由于水面冷却而引起的对流演变的过程。考虑湖泊等养殖水域的流速、水深等特征值的一般大小，数值计算中的re、gr、pr分别取为8000、500000和10。计算结果显示，水面冷却对流可分为对流发生、发展和稳定三个阶段，各阶段流场及温度场的演变规律均受水面有效势能分配于扩散及对流的热输送比例变化的影响，并形成与之相对应的对流涡、温度等值线的分布特征。水面冷却对流最终形成与水深相当的大对流涡，温度等值线由对流发生当初的水平等值线几乎完全变成垂直等值线，上下层水得到充分交换。