Способ определения вертикальной скорости внутренних волн Советский патент 1990 года по МПК G01P5/00 

Изобретение относится к океанологи и может быть использовано при исследовании внутренних волн на термоклине .

Целью изобретения является повышений точности определения вертикаль-

ной скорости внутренних волн с боль шой амплитудой.

На фиг. 1 схематично показаны профиль слоя жидкости, колеблющегося под действием внутренней волны большой амплитуды, а также расположение

точек измерения температуры и глубин в слое жидкости между горизонтами Zft и ZH и наклонной линии между верхней и нижней точками, вдоль которой измеряется средняя температура в слое в разные моменты времени при их перемещении с постоянной горизонтальной скоростью v, на фиг. 2 - ход во времени температуры, измеренной по из- вестному способу в верхней Tfl(t) и нижней TH(t) точках слоя; на фиг. 3- ход во времени температуры Te(t) и TH(t+T), измеренной по предлагаемому способу.

Температуру в нижней точке слоя измеряют через промежуток времени С по сравнению с моментом времени измерения температуры в верхнем слое. Это приводит к сохранению почти по- стоянной величины разности Тв - Т м которая в известном способе может принимать разное значение, в том числе и нулевое.

Способ определения вертикальной скорости внутренних волн реализуется следующим образом.

С помощью судна буксируют с постоянной скоростью v, например 7,4 км/ч, измеритель, содержащий рас пределенный (интегральный)измеритель температуры и два точечных измерителя температуры и два измерителя глубины на его концах. Измеритель длиной, например, 30 м располагают в слое максимального вертикального измерения температуры, в котором он под действием сил набегающего потока будет наклоняться и который нанодит ся, в среднем, в слое 41-62 м. Определяют интервал времени, через который дополнительно ведут измерения температуры и глубины в нижней точке слоя; Т dX/v 21 ,4 м/2,1 10,2 с. Затем измеряют глубину границ слоя, температуру на границах слоя и среднюю температуру слоя в момент времени t, t+4t и t + С (At 5 с). Например, получены следующие величины: ZH(t) 61,2 м

ZH(t + /jt) 61 ,6 м

Zu(t +) 61,8 м

п

Z6(t) 41,2 м

f(t) 26,1°C

f(t +4t) - 26,3°C

TH(t + ) 26,2°С Te(t) - 26,°С.

Вертикальную скорость находят формуле

ZH(t +g) - Zfl(t)

W(t)

T.(t) - TH(t +)

T(t +лО- T(t)

ut+

Czrt(t+ at) - zM(t)

At

где

ze(t)

ю 5

0

5

jr (t) 0

zH(t+Ј)

глубина нижней точки измерения температуры в момент времени

T,(f)

тн(т+)

T(t) T(t+/))

0

45

глубина верхней точки измерений в момент времени t ;

температура в верхней точке измерений в момент времени t , температура в нижней точке измерений в мо мент времени t + D,- оператор осреднения за время t,

средняя температура слоя, измеренная в момент времени t средняя температура слоя, измеренная в момент времени t+ /It; глубина нижней точки измерений температуры в момент времени t; глубина нижней точки измерений температуры в момент времени t + At. При этом получают W(t) 1,33 м-с 1 . По известному способу для приведенного примера вертикальная скорость равна W(t) 0,73 м-с-1, т.е. ошибка в определении W по известному способу по отношению к предлагаемому способу равна

- 55%

ZH(t+ /Jt)

5

0,73 -100

1 ,33

Таким образом, повышается при использовании предлагаемого способа точность определения вертикальной скорости волн с большой амплитудой.

Формула изобретения

Способ определения вертикальной скорости внутренних волн, заключающийся в перемещении в исследуемом слое жидкости с постоянной горизон

тальной скоростью измерителей локальных температур и глубин верхней и нижней границ слоя, а также измерителя средней температуры слоя и оп- ределении вертикальной скорости внутренних волн по результатам проведенных измерений, отличающи йч- с я тем, что, с целью повышения точности определения вертикальной ско- jg рости внутренних волн с большой ам- плитудой, локальную температуру и глубину на нижней границе слоя измеряют через промежуток времени U dX/v, где JX - горизонтальная про-15 екция прямой между верхней и нижней границами слоя, a v - постоянная горизонтальная скорость перемещения

измерителей, причем вертикальную

скорость внутренних волн определяют 20 как

wm - zH(t+) - z&(t) wu; Te(t) - TH(t+f)

x C(t + /it)- f(t)J

4t + rzH((t)3

ut

583847

где

ZH(t+U)

2л(с) TgjgTH(t+ с1) ; о-15 T(t)

T(t+ /Jt)

20

25

zu(t)

ZH(t+dt)

глубина нижней точки , измерения температуры- в момент времени t+, глубина верхней точки измерений в момент времени t;

температура в верхней точке измерений в момент времени t; температура в нижней точке измерений в момент времени t+i оператор осреднения за время дt; средняя температура слоя, измеренная в момент времени t-, средняя температура слоя, измеренная в момент времени t+4t; глубина нижней точки измерений температуры в момент времени t-, глубина нижней точки измерений температуры в момент времени t + Jt.

Изобретение относится к океанологии и может быть использовано при исследовании внутренних волн в океане. Целью изобретения является повышение точности определения вертикальной скорости внутренних волн с большой амплитудой. С помощью судна буксируют с постоянной скоростью V измеритель, содержащий распределенный датчик температуры, два точечных датчика температуры и два датчика глубины на его концах. Измеритель под действием скоростного напора потока отклоняется от вертикального положения, в связи с чем температуру и глубину в нижней точке слоя измеряют через промежуток времени Τ=ΔХ/V, где ΔХ - горизонтальная проекция прямой между верхней и нижней точками слоя: V - постоянная горизонтальная скорость перемещения точек, а вертикальную скорость внутренних волн определяют по математической зависимости W(T)=[Z н(T+Τ)-Z в(T)]/Τ В(T)-T Н(T+Τ)*99.[T(T+ΔТ)-T(T)]/ΔТ+[Z н(T+ΔТ)-Z н(T)]/ΔТ, где Z н(T+Τ - глубина нижней точки измерения температуры в момент времени T

Z в(T) - глубина верхней точки измерений в момент времени T

T В(T) - температура в верхней точке измерений в момент времени T

T н(T+Τ) - температура в нижней точке измерений в момент времени T+Τ)

*98 *98 - оператор осреднения за время Δт

Т(т) - средняя температура слоя, измеренная в момент времени T

T(T+ΔТ) - средняя температура слоя, измеренная в момент времени T+ΔТ

Z н(T)- глубина нижней точки измерений температуры в момент времени T

Z H(T+ΔТ) - глубина нижней точки измерений температуры в момент времени T+ΔТ. 3 ил.

Х,км

г

rH(tl

Ч /

/ V/

ТВМ

ГС

Фие.2

vN- ,rv r,

HW

ftrt.J