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布伦特-韦伊塞莱频率

/Brunt-Vaisala frequency/
条目作者周济福

周济福

最后更新 2023-04-19
浏览 208
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密度稳定分层流体中自由振荡波的固有频率,又称浮频率。它是表征受扰动的流体质点在恢复力(重力或浮力)作用下的垂向微幅振荡频率。

英文名称
Brunt-Vaisala frequency
所属学科
力学

在自然界中,大气、海洋介质都可能因组分(如盐度)、温度、压力不同而成为密度分层介质,从而可因外界扰动产生内波,布伦特-韦伊塞莱频率是表征内波现象的重要特征参数。

布伦特-韦伊塞莱频率可以由如下简单的力学分析得到:在稳定分层流体中,某流体质点受到扰动后在垂向产生一个向上(下)的位移,在重力或浮力作用下具有回到原来水平位置的趋势,于是许多场合下可以产生振动和向周围介质传递的内波,如大气中的背风波、海洋中的内潮等。可以用广阔的流体(它在没有波动时是静止的)中的一个小振幅波来考察这种波的某些特性。首先考虑一个单位体积的质点作铅垂方向的位移,假定该质点的密度为,如它位移了距离,则其周围流体的密度为,作用于该单位体积质点上的净重力为。因此,它的运动由方程


所控制,并在其原来的位置附近以圆频率


(稳定分层流体中)振荡,布伦特-韦伊塞莱频率。当密度变化是由温度变化所引起时,则


其中,为重力加速度,为流体热膨胀系数,为流体温度分布。

而如果除此之外还需考虑进绝热温度梯度变化,则

其中,为定压比热。

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