Internal gravity waves near to the sources of disturbances at the critical modes of generation
本文描述了重力波在激发临界模式下的最近场结构。研究的是描述波场结构的垂直分量和垂直分量的速度在源的直接附近的精确解。在此基础上，将高程的单模用一阶全椭圆积分表示，垂直速度的单模用McDonald函数和对数函数表示。作为研究的结果，它是可能的，以获得表示波模式的总和，并通过伽马函数的导数表示的全场的表达式。所获得的渐近和精确表示的解决方案允许描述的内部重力波的激励源附近的源运动速度的宽范围内的生成的临界模式。
2008-02-25 physics.ao-ph physics.flu-dyn
On the internal gravity waves in the stratified ocean with shear flows
本文考虑了描述剪切流分层海洋中重力波动力学的一个基本问题。我们发展的渐近表示的波场的格林函数。我们探讨了由扰动源产生的内重力波的远场，并提出了计算其动力学的渐近算法。
2013-08-16 math-ph math.MP physics.ao-ph
The dynamics of internal gravity waves in the ocean: theory and applications
在本文中，我们考虑的基本过程中的内部重力波的扰动和传播的海洋模拟为一个垂直分层，水平非均匀，非平稳介质。我们发展了描述波动力学的渐近方法，推广了时空射线追踪方法（一种几何光学方法）。我们提出的分析和数值算法计算的内部重力波场使用实际的海洋参数，如海水的物理特性，地形的底部，等，我们表明，我们的数学模型可以逼真地描述在海洋中的内部重力波动力学。我们的数值和分析结果表明，内重力波有一个显着的影响，在海洋中的水下物体。
2013-08-16 math-ph math.MP physics.ao-ph
Shear-induced breaking of internal gravity waves
本研究通过直接数值模拟揭示正弦剪切流与大振幅内重力波相互作用导致波破碎的机制，发现线性射线理论可定性预测早期演化，且剪切驱动的卷曲结构主导混合，混合效率与开尔文-亥姆霍兹不稳定性相当。
2021-06-03 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Parametric Excitation of Internal Gravity Waves in Ocean and Atmosphere as Precursors of Strong Earthquakes and Tsunami
本文给出了在旋转流体层中，当流体层沿垂直轴方向振动或垂直温度分布随时间周期性变化时，从上方加热时，产生内重力波（IGW）参量激励的条件。我们显示的双重作用的分子耗散效应，可能会导致不仅是波振荡阻尼，但也出现流体动力耗散不稳定性（DI）在某些频段的IGW。对于水平尺度不超过有限深度流体层特征垂直尺度的局部化水平面龙卷风样扰动，也可能发生这种DI。调查参数共振机制IGW生成在海洋和大气中的地震期间和之前允许监测这样的波（与振动或温度梯度调制的周期的两倍周期）作为这些破坏性现象的前兆。
2013-08-24 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Non-spectral methods of analysis of the internal gravity waves measurements in ocean
本文介绍了海洋中重力内波的自然测量的非谱分析方法，目的是确定组成测量场的波列的特性，以及沿这些波列传播途径的海洋形态和参数。内波的自然测量数据的分析问题，目的是从测量场分离单个波列，并在此基础上确定这些波列的特性，以接收关于波的激发源的信息，以及关于沿着波传播路径的海洋特性的信息，与波动力学的问题直接相关。所提供的分析算法的基础是这样的假设，即所测量的波场表示具有一定速度和传播方向的平面波列的总和。利用所给出的方法确定的内波包的变换，可以证明波列在大尺度海洋地层中的传播，从而为远距离确定大尺度海洋地层的特征提供了可能。
2007-07-11 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Internal gravity waves in stratified flows with and without vortical modes
通过直接数值模拟分层湍流，发现去除涡旋模态虽能改善能量平衡并集中波频能量，但仍不足以实现弱内重力波湍流状态，最终提出了观察该状态需满足的条件。
2023-11-02 physics.flu-dyn
Fundamental problems of modeling the dynamics of internal gravity waves with applications to the Arctic Basin
本文讨论了重力波动力学的基本问题。我们目前的分析和数值算法计算波场的一组值的参数，在海洋中观察到的。我们表明，我们的数学模型可以描述的波动动力学的北极盆地，考虑到实际的物理特性的海水，其底部的地形等的数值和分析结果表明，内部重力波有显着的影响，在北极盆地的水下海洋物体。
2012-06-26 math-ph math.MP physics.ao-ph
Wave-kinetic dynamics of forced-dissipated turbulent internal gravity waves
本文通过受迫耗散动理学方程模拟弱非线性内重力波，揭示早期非局域相互作用与后期局域各向异性能量级联，并发现小水平波矢处由波-波相互作用介导的层化凝聚现象。
2025-03-28 physics.flu-dyn
Toward a Universal Framework for the Internal Gravity Wave Spectrum
University of Massachusetts Dartmouth（马萨诸塞大学达特茅斯学院）；NorthWest Research Associates（西北研究协会）
提出基于非静力垂直模态的广义内波谱框架，在水平波数-垂直模态空间中描述任意分层和边界效应，改进对垂直方差和高频垂直动能的表示。
2026-06-29 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Energy cascade in the Garrett-Munk spectrum of internal gravity waves
本研究通过数值计算波动理学方程的碰撞积分，分析内重力波Garrett-Munk谱中三波相互作用的能量输运，分解不同相互作用机制的贡献，解决了两个相关长期悖论，深化了对谱能量级联机制的理解。
2023-10-30 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Inherently Unstable Internal Gravity Waves due to Resonant Harmonic Generation
在这里，我们表明，存在内部的重力波是固有的不稳定，也就是说，他们不能在自然界中存在很长一段时间。不稳定性机制是一种单向（不可逆）谐波产生共振，永久地将内波的能量转移到其高次谐波。我们表明，事实上，有可数无穷多个这样的不稳定波。对于谐波发生共振，自由表面边界条件中的非线性项起着关键作用，并且如果采用简化的边界条件，如刚性盖或线性形式，则线性分层流体不会获得不稳定性。这里提出的谐波产生共振也提供了一种机制，将内波的能量转移到频谱的高频部分，在那里内波更容易破碎，从而将能量损失给湍流和热量，并有助于海洋混合。
2016-07-29 physics.flu-dyn
Detection of standing internal gravity waves in experiments with convection over a wavy heated wall
本文用瑞利数$\sim 10^8$对气流中波浪形加热底壁的对流进行了实验研究。结果表明，大尺度环流内部流核的平均温度梯度是向上的，对应于稳定分层流。在波浪形加热底壁的实验中，我们探测到在稳定分层流区域激发的大尺度驻波内重力波。这些波的波长和周期远大于湍流的空间和时间尺度。特别地，所观察到的大尺度波的频率从0.006 Hz变化到0.07 Hz，而积分尺度中的湍流时间约为0.5 s。这些波的测量光谱包含几个本地化的最大值，这意味着存在的波导谐振器的大规模常设内部重力波。为了进行比较，还进行了在相同的底壁和上壁之间的平均温差下的光滑平面底壁上的对流实验。在这些实验中，还发现了具有稳定分层流的各种位置，并且在这些区域中观察到大尺度的驻波内重力波。
2020-08-12 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Nonlinear Mixing driven by Internal Gravity Waves
流体动力波通过恒星内部传播，传递能量和角动量。它们也可以平流流体元素产生混合，但这种效果还没有从第一原理量化。本文导出了在热分层和成分分层流体中由于内部重力波引起的首阶非线性波混频。我们发现，这规模的四次方波的速度，它是抑制成分分层，它取决于热扩散和成分扩散。
2022-09-17 astro-ph.SR physics.flu-dyn
On the kinetics of internal gravity waves beyond the hydrostatic regime
本文提出了一种弱非静力内部重力波湍流动力学方程的新推导，证明其能量守恒且不依赖频率共振条件，通过参数化共振流形简化碰撞积分，并在静力极限下与已有哈密顿描述等价。
2024-07-24 physics.flu-dyn
Dynamics of non-harmonic internal gravity wave packets in stratified media
本文假定垂直分层介质的参数在水平方向和时间上的变化是缓慢的，分析了重力波的非简谐波包的演化。波包的具体形式可以通过一些模型函数来表示，并由相应特殊点附近的分离模式的频散曲线的局部行为来定义。这个问题的解决方案是可能的帮助下的特殊时间射线的方法（几何光学的方法）的作者提供的修改后的变种，其基本区别在于，该解决方案的渐近表示可以找到的形式的非整数次数的一些小参数的系列。在这一点上，指数取决于这个包的具体表示形式。由定常和水平齐次情形下解的局部性原理和渐近性态确定了这种明显的表示形式。波包的相位由程函的相应方程确定，该方程可以在特征线（射线）上数值求解。波包的振幅由沿特征（射线）的某些不变量的守恒定律确定。
2008-08-05 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Thermoacoustic internal gravity wave turbulence in the Earth's lower atmosphere
本文首次提出地球低层大气中内重力波与热波非线性耦合的二维模型，揭示了热声内重力波湍流的演化机制，并发现对流层与平流层的温度梯度差异导致波能谱呈现不同的幂律特征。
2025-11-01 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Internal gravity waves in a stratified medium of non-uniform depth
考虑了分层海洋中运动源产生的非简谐内重力波包的重建问题。构造了在光滑变化的地面上运动的源所产生的内重力波场的一致渐近形式。提出的解决方案中的波模式，独立传播的绝热近似，并描述为一个非整数度系列的小参数表征的分层介质。波包的特定形式取决于单个波模的色散曲线的局部行为，该特定形式可以根据模型函数（艾里函数）来参数化。提出了一种改进的时空射线方法，该方法属于几何光学方法。所提出的技术的关键点是可能的一些小参数的非整数度级数的解的渐近表示。
2011-10-27 math-ph math.MP physics.ao-ph
Instabilities of Internal Gravity Wave Beams
内部重力波在地球物理流体中起着主要作用：它们对海洋中的混合起着重要作用，并在中层大气中重新分配能量和动量。直到最近，大多数研究都集中在平面波解上。然而，这些解决方案是不是一个令人满意的描述大多数地球物理表现的内部重力波，它现在被认为是一个封闭的剖面内波束是无处不在的地球物理环境。我们将讨论波束在分层流体中普遍存在的原因，与它们是非线性控制方程的解这一事实有关。我们将更具体地关注具有恒定浮力频率的情况。此外，根据最近对内部重力梁的实验和分析研究，现在讨论这些梁的两个主要不稳定机制是及时的。i）三重共振不稳定性产生两个二次波束。ii）对应于平均流自发产生的流动不稳定性。
2017-03-02 nlin.PS physics.flu-dyn
The occurrence of internal gravity waves and volumetric acoustic oscillations in the atmosphere
中尺度波动过程是对流层和平流层之间能量交换的一种传输机制，因为对流层顶阻挡了这种交换。重力内波是大气中的主要波动过程。然而，对IGW发生过程的解释不能被认为是充分证实的，因为受初始扰动影响的选定空气团出现的原因尚不清楚。波过程检测实验的数据表明，不仅在锋面或其他扰动通过期间，而且在良好天气下，存在明显的振荡运动。作为IGW的替代方案，我考虑了由于在大气中形成声谐振器而产生体积声振荡的可能过程。形成这种振荡的可能性很高，因为它们不需要大气参数出现急剧变化。
2022-12-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
An asymptotic model for internal capillary-gravity waves in deep water
本文考虑了两层流体系统中界面毛细重力波的双向传播模型，该模型具有刚性盖条件，上层和下层具有更大的深度或无限大的深度。该系统是来自一个重新制定的欧拉方程的内部波不可忽略的表面张力的影响，在界面和相应的渐近模型下的Benjamin-Ono政权。本文还介绍了另一种单向模型，即正则化本杰明方程，它是本杰明方程的推广。讨论了新方程的适定性和孤波解的存在性。
2020-04-24 math.AP physics.flu-dyn
Internal bores and gravity currents in a two-fluid system
本文在一维两层浅水方程组的框架内，提出了内孔和重力流的统一理论。这些方程代表了四个基本的物理定律：理论是在这些定律的基础上发展起来的。虽然四个基本定律中的前三个是显而易见的，但第四个基本定律一直不确定。本文首先指出，这第四个基本定律可以从本文所称的环流守恒定律导出。然后，它表明，在方程的框架内，内孔表示的冲击满足冲击条件，遵循四个基本定律。重力流也可以在方程的框架内处理，如果前缘条件，即施加在流前缘的边界条件是已知的。基本上，重力流的前沿条件也遵循这四个基本定律。然而，当重力流沿无滑移边界前进时，有必要考虑在边界上形成的薄边界层的影响;本文介绍了如何评估这种影响。证明该理论能满意地解释内孔进入两个静止流体层的行为。该理论还提供了重力流沿无滑移下边界前进速率的公式，该公式与一些经验公式一致。此外，一些著名的重力流理论公式也是在此理论基础上推导出来的。
2014-06-26 physics.flu-dyn
Turbulent spectrum of 2D internal gravity waves
利用完整非静力色散关系求得弱相互作用二维内重力波的湍流能谱，通过剔除零频剪切模得到正则化动力学方程的精确解，该解与海洋Garrett--Munk谱吻合，为各向异性系统的湍流能量级联提供了新见解。
2024-12-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Induced Diffusion of Internal Gravity Waves: Directionality and Role in Ocean Mixing
本研究重新审视了内重力波诱导扩散（ID）机制，发现其包含扩散和尺度分离传递，且尽管作用量扩散方向可变，合并的ID传递始终导致正向能量级联，支持ID作为海洋湍流耗散机制的观点。
2025-04-30 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Dynamics of the internal gravity waves in the heterogeneous and nonstationary stratified mediums
本文在垂直分层介质参数在水平方向上随时间变化缓慢的假设下，分析了重力波的非简谐波列的演化。波列的特殊形式可以用一些特殊的函数来表示，如Airy函数、Fresnel积分、Pearsy积分等，并且由相应奇点附近的分离模式的色散曲线的局部行为确定。利用作者提出的改进的时空射线追踪方法，可以解决这一问题（射线光学的方法），其根本区别在于，这种解决方案的渐近符号应该使用一些小参数的非整数阶以级数的形式搜索，在分层非平稳水平非均匀介质中存在的非简谐波列的演化分析中，以使用某个小参数的非整数度的级数形式搜索解的渐近形式，此时，指数取决于波列符号的具体类型。该符号的具体形式是由稳态水平均匀事件中解的渐近行为确定的。波列的相位将由相应的程函方程确定，程函方程可以使用特征（射线）进行数值求解。波列的振幅由沿特征（射线）的某种守恒定律确定。
2006-11-04 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Progressive internal gravity waves with bounded upper surface climbing a triangular obstacle
在本文中，我们讨论了一个理论模型的界面轮廓的渐进的非线性波的结果，从引入一个三角形障碍，有限的高度，连接到底部以下的分层，理想的，两层流体的流动，从上面有一个刚性的边界。推导出的方程求解采用非线性摄动法。研究了界面轮廓对三角形障碍物尺寸的依赖性，以及对一些流动参数的依赖性，如两种流体的深度和密度的比值。
1998-01-01 physics.flu-dyn
Coupled convection and internal gravity waves excited in water around its density maximum at 4°C
在自然界中，对流和层结的耦合系统是常见的。为了实验研究相关的动力学，我们使用水的奇异性质：其非线性状态方程的特征在于最大密度接近$4^{\circ}$ C。通过在$35^{\circ}$ C下加热罐的顶部并在$0^{\circ}$ C下冷却罐的底部，自发地出现两层结构。底层的对流运动主要由大尺度环流和上升的冷羽流组成。该湍流在上部稳定分层层中产生传播的内部重力波。进行了PIV测量，对流和内部重力波的频谱特性。一个水平的大规模的反向流动中的分层观察到的粘性驱动的第三，中间层。该缓冲层位于对流层和层结层之间，与对流层热耦合，因此维持了较强的水平切变。三维直接数值模拟的几何和物理参数接近的实验结果证实了我们的实验结果。
2020-11-09 physics.flu-dyn
Internal Gravity Waves in a Stratified Fluid with Smoothly Varying Bottom
本文构造了点质量源在缓变底部任意分层流体中运动时内波的远场渐近解。得到的解决方案描述的远场附近的波阵面的每一个单独的模式和远离波阵面和艾里或菲涅耳波的扩展与从相应的程函方程的解决方案确定的参数。波场的振幅由沿射线管的能量守恒定律确定。对于描述陆架典型形态的海底形状和层结的模式分布，得到了射线的精确解析表达式，并分析了波场相结构的性质。
2004-11-01 physics.flu-dyn
Laboratory observation of internal gravity wave turbulence in a three-dimensional, large-scale facility
本文在大型三维线性分层流体设施中实验观测内重力波湍流，验证能量连续谱、色散关系及 k^{-3} 幂律，为弱非线性波湍流理论提供证据。
2025-08-27 physics.flu-dyn
2D Internal Gravity Wave Turbulence
Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；New York University（纽约大学）；Institut polytechnique de Paris（巴黎理工学院）
本文通过弱波湍流理论分析，利用直接数值模拟验证了二维分层流体中三种主要湍流 regime，揭示了波湍流理论在内部重力波中的应用。
2024-12-29 physics.flu-dyn
Generation of weakly nonlinear turbulence of internal gravity waves in the Coriolis facility
本文对波浪强迫下的分层湍流进行了实验研究。分层湍流存在于海洋中，并预计将由内部重力波的非线性相互作用所主导，如Garrett & Munk谱所描述的。为了达到湍流制度为主的分层，我们使用的Coriolis设施在格勒诺布尔（法国），大尺寸使我们能够达到制度与低弗劳德数和大雷诺数。分层是通过使用垂直线性变化的盐浓度，我们迫使大尺度波在$6\times6\times 1$ m $^3$域。我们进行时间分辨PIV探测速度场的时空结构。我们观察到一个由波组成的宽带谱。由于流动容器的方形形状以及连续部分，观察到离散模式，该连续部分与随机弱非线性波的轴对称叠加一致。我们的观察支持解释的湍流的强烈分层流体的内波的波动湍流，虽然我们的频谱是很大的不同，从加勒特和芒克频谱。弱湍流继续下降到一个小的截止长度尺度（浮力波长），在该尺度下，预计将过渡到更强的非线性湍流。
2020-06-25 physics.flu-dyn
Conversion of Internal Gravity Waves into Magnetic Waves
天文地震学通过研究恒星表面的振荡模式来探测恒星内部。虽然类太阳振荡器的脉动光谱已经被很好地理解，但开普勒观测到的红巨星中有相当一部分表现出异常低振幅的偶极振荡模式。Fuller等人（2015年）认为，这种效应是由将偶极内部重力波（IGW）散射成更高的多极IGW或磁波的强核心磁场产生的。在本文中，我们研究了IGWs与磁场的相互作用来验证这一机制。我们考虑两个背景恒星结构：一个具有均匀的磁场，另一个具有水平和垂直变化的磁场。我们推导出波传播问题的解析解，并通过数值模拟进行验证。在这两种情况下，我们发现从IGWs到磁波的IGWs传播到一个超过临界磁场强度的区域时，完美的转换。向下传播的IGW不能反射到向上传播的IGW中，因为它们的垂直波数从不接近零。相反，它们被转换成向上传播的慢（Alfvenic）波，我们表明它们可能会消散，因为它们传播回弱磁化区域。因此，强的内部磁场可以在红巨星中产生偶极模抑制，而重力模将可能完全不存在于充分磁化的恒星的脉动谱中。
2016-12-26 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Turbulent mixing driven by mean-flow shear and internal gravity waves in oceans and atmospheres
本研究从Baumert和Peters（2004，2005）根据Itsweire（1984）和Rohr和Van Atta（1987）在通道和风洞中进行的分层剪切实验结果以及Dickey和Mellor（1980）在静止分层容器中进行的自由衰变实验结果推导出的平衡开始。通过修改Canuto（2002）关于湍流和波浪的观点，这些平衡与Gregg（1989）提出的无平均流切变的公海（内部）重力波能量平衡相结合。后者增加了线性（粘性）摩擦项。格雷格的波能源解释其长波频谱端的内部潮汐，地形，大尺度风，和大气低压的行动。此外，内部本征波，产生的平均流剪切，和老化的波场从一个virginal（线性）到饱和状态被考虑在内。波包和湍流被视为粒子（涡，包）的系综动力学，使损失项在所有三个平衡有二次型。根据Peters（2008）的提议，纯波浪产生的湍流的混合效率被视为普适常数，中性条件下的湍流普朗特数也是如此。结果表明：（i）在风洞中，本征波被关闭;（ii）由于远距离产生的长波或其它非局部能量源，湍流和波的共存平衡即使在高达$10^3$的Richardson数下也是稳定的;（iii）三方程系统与屏蔽设置（如某些分层实验室流）兼容。与大量观察结果的一致性令人惊讶。Gregg（1989）的波动模型分量和a.m.普适常数分开，方程只包含一个额外的无量纲参数，估计为$Y\approx 1.35.$
2012-07-05 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Energy- and flux-budget turbulence closure model for stably stratified flows. Part II: the role of internal gravity waves
我们改进了我们先前的能量和通量预算湍流闭合模型（Zilitinkevich等人，2007，2008）的稳定分层的大气流动，并扩展它占额外的垂直通量的动量和额外的生产的湍流动能，湍流位能（TPE）和湍流通量的位温由于大尺度重力内波（IGW）。IGW的主要效应如下：通量理查森数的最大值（在无IGW区为0.2-0.25的普适常数）变得强可变。在垂直均匀层结中，它随波浪能的增加而增加，甚至可以超过1。在非均匀层结中，当IGW向较强层结传播时，最大通量理查森数随波浪能的增大而减小，最大通量趋于零，然后变为负值。也就是说，位温的垂直通量呈反梯度变化。IGW还降低了湍流的各向异性，增加了TPE在湍流总能量中的份额。根据方向（向下或向上），IGW加强或削弱总的垂直动量通量。该模式的预报结果与大气和实验室试验、直接数值模拟和大涡模拟的数据相一致。
2009-08-18 astro-ph.EP nlin.CD physics.ao-ph
Low-Frequency Internal Gravity Waves are Pseudo-incompressible
本研究证明低频内重力波在频率远小于表面重力波时自然满足伪不可压缩近似，并指出非弹性近似（如LBR公式）在稳定分层中失效，而伪不可压缩近似始终有效。
2023-09-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
The long view of triadic resonance instability in finite-width internal gravity wave beams
本文介绍了我们的调查修改的有限宽度内重力波梁所产生的三元共振不稳定性。我们提出了实验和弱非线性建模来研究这种不稳定机制，其中一个主波束产生两个次级波束的频率较低，长度较短的尺度。通过一个多功能的实验装置，我们研究了这种不稳定性如何发展超过数百个浮力周期。与以前的零维弱非线性理论的预测，我们发现，饱和平衡态的三元相互作用的方法是不是单调的，而是，组成光束的振幅和结构继续调制，而从来没有达到一个稳定的平衡。为了理解这种行为，我们开发了一种弱非线性的方法来解释在慢的时间尺度和长距离的光束的振幅和结构的时空演化，并探索使用数值方案的后果。通过这种方法，我们建立的不稳定性的演变是非常敏感的时空三元配置的系统和如何观察到的调制的一部分可以归因于二次波光束的线性增长率和有限的驻留时间内的三元扰动的基础初级光束之间的竞争。
2022-05-29 physics.flu-dyn
Surface and internal gravity waves on a viscous liquid layer: initial-value problems
本文解析求解了粘性分层液体层上表面与内部重力波的初值问题，发现涡量模式对瞬态演化至关重要，且理论预测与DNS高度吻合，扩展了经典结果。
2023-04-03 physics.flu-dyn
Physics of Tidal Dissipation in Early-Type Stars and White Dwarfs: Hydrodynamical Simulations of Internal Gravity Wave Breaking in Stellar Envelopes
在由早型恒星或白矮星组成的双星中，主要的潮汐过程包括内部重力波（IGW）的激发，这些重力波向恒星表面传播，并通过非线性波破碎而耗散。我们进行二维流体动力学模拟这个波破碎过程中的分层，等温大气。我们发现，在初始瞬态阶段后，IGWs的耗散自然产生尖锐的临界层，分离较低的静止区域（没有平均流）和较高的“同步”区域（平均流速等于水平波相速度）。虽然临界层是陡峭的吸收这些波，它同时扩大开尔文-亥姆霍兹不稳定性，这样，在稳定状态下，临界层的宽度是由理查森准则。我们研究了临界层对入射波的吸收和反射，并给出了描述其长期演化的解析公式。这一研究结果对于描述潮汐加热的白矮星和其他双星的演化具有重要意义。
2020-05-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Internal gravity waves in the energy and flux budget turbulence-closure theory for shear-free stably stratified flows
本文提出了考虑重力重力内波与无剪切稳定层结湍流双向耦合的能量通量平衡湍流闭合理论。该理论基于IGW的总（动能加势能）能量的收支方程、流体湍流的动能和势能的收支方程以及波浪和流体流动的位温的湍流通量。在一定高度处发射的波向上传播，并且波浪能的损失导致湍流能的产生。我们证明，由于非线性效应更强的波浪产生更强的湍流，这反过来又导致IGW的强阻尼。结果表明，较强的波浪的穿透长度比较弱的IGW的穿透长度短。弱IGW产生的湍流各向异性比强IGW产生的湍流各向异性强。低振幅IGW产生的湍流占湍流势能的90%。这类似于所观察到的高空对流层强各向异性（近二维）湍流的性质。
2019-06-24 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
Simulating turbulent mixing caused by local instability of internal gravity waves
为了评估海洋中内波驱动的混合，我们开发了一种直接数值模拟分层湍流的新技术。由于海洋内部重力波的空间尺度通常比湍流大得多，因此将两者完全纳入模型将需要很高的计算成本，因此超出了我们的范围。或者，我们切出一个小的域周期性扭曲的未解决的大规模内波和本地模拟的能量级联到最小的尺度。在这个模型中，即使弗劳德数的外波，$Fr$，是小的密度翻转或剪切不稳定性不会发生，条纹图案的干扰是指数放大通过参数的亚谐不稳定性。当扰动幅度增长到足够大时，二次不稳定性就会出现，并产生小得多的尺度波动。通过这两个阶段，波能转化为湍流能并最终消散。与传统的垂直剪切不稳定性情形不同，湍流位能的很大一部分来自外波，并直接用于混合。混合系数$Γ=ε_P/ε$（其中$ε$为动能耗散率，$ε_P$为可用势能耗散率）总是大于0.5，并趋于随$Fr$而增加。虽然我们的结果是最符合最近提出的$Γ$和湍流弗劳德数，$Fr_t$之间的标度关系，这里得到的值$Γ$是由一个约2倍，比以前报道的大。
2020-10-26 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Surface Manifestation of Stochastically Excited Internal Gravity Waves
最近对大质量恒星的光度观测显示出普遍存在的低频“红噪声”变化，这被解释为内部重力波（IGW）。模拟的IGW产生的对流显示光滑的表面波光谱，定性匹配所观察到的红噪声。另一方面，Shiode等人（2013年）和Lecoanet等人（2019年）的理论计算预测IGW应该在表面表现为与固定g模式相关的规则间隔峰。在这项工作中，我们比较这些理论方法简化的二维数值模拟。模拟显示其表面存在g模式峰，并且与Lecoanet et et al（2019）非常一致。Shiode等人（2013年）的振幅估计没有考虑g模式峰值的有限宽度;在对该有限宽度进行校正后，我们发现与模拟结果非常一致。然而，模拟需要运行数百个对流周转时间才能使峰值变得可见;这是一个很长的时间来运行模拟，但在恒星的生命中很短。最终的谱可以通过在更短的模拟中计算波能通量谱来预测，然后应用Shiode等人（2013）或Lecoanet等人（2019）的理论。
2021-05-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Reflexion and Diffraction of Internal Waves analyzed with the Hilbert Transform
我们将希尔伯特变换应用于二维流体中的内波物理。使用这种解调技术，我们可以区分在不同方向上传播的内波：这对于回答内波背景下的几个基本问题非常有帮助。我们更精确地集中在本文中的现象与耗散，衍射和反射的内波。
2008-07-08 physics.flu-dyn
Internal Gerstner waves: applications to dead water
我们给出了一个明确的解决方案，描述内波与静水表面，模拟死水现象，Gerstner波解的基础上的欧拉方程。
2013-04-11 physics.flu-dyn
Energy-based analysis and anisotropic spectral distribution of internal gravity waves in strongly stratified turbulence
分层湍流表现出尺度和方向相关的各向异性以及重力波的弱湍流和涡旋的强湍流并存。在各向同性湍流中发展起来的标准分析的直接应用有时掩盖了各向异性湍流的重要方面。为了捕获波数空间中能量分布的详细结构，必须通过固定余维波数分量或在由水平和垂直波数跨越的二维域中来检查具有非积分谱的能量分布。基于能量分解，提出了在波数空间中区分各向异性弱波湍流范围的指标。此外，该范围内的波的优势也被验证的线性色散关系的小的频率偏差。在波浪主导范围内，线性频散关系给出的线性波浪周期小于涡旋翻转时间的约三分之一。线性波周期反映了系统的各向异性，而各向同性的Brunt-Väisälä周期被用来评估Ozmidov波数，它必须是各向同性的。结果表明，为了获得分离弱波湍流的临界波数，必须考虑流场的各向异性，适当地选择时间尺度。
2019-09-19 nlin.CD physics.flu-dyn
Solitary Wave Solution of Flat Surface Internal Geophysical Waves with Vorticity
考虑了一个由平底和平面组成的流体系统，系统中存在内波和随深度变化的流。给出了系统的哈密顿量，讨论了系统的动力学行为。长波制度，然后考虑和扩展产生KdV近似。最后得到了孤立波解。
2017-08-22 physics.flu-dyn
Attractive internal wave patterns
本文给出了关于梯形槽内波动的流体动力学视频的背景信息。
2010-10-06 physics.flu-dyn
Experiments on barotropic-baroclinic conversion and the applicability of linear n-layer internal wave theories
本文对封闭容器中自由面周期扰动激发的分层流体界面内波进行了实验研究。正压-斜压能量转换是由海底障碍物引起的。研究了水平表面速度与内波振幅之间的关系，定性地描述了发展中的流型，系统地分析了内波的波速，并与线性2层和3层理论进行了比较。我们发现，尽管事实上，所观察到的内波可以有相当大的振幅，线性3层近似仍然给出了相当好的协议与实验结果。
2017-05-31 physics.flu-dyn
New (Internal) Wave Generation - Laboratory Experiments
在这段流体动力学视频中，我们演示了使用新型波发生器实验生成各种内部波场。具体地，使用粒子图像测速法生成和可视化单向内部波束和垂直模式1和2。这些实验的进一步细节和分析可以在[1]中找到。
2009-10-19 physics.flu-dyn
The Rayleigh-Taylor instability and internal waves in quantum plasmas
研究了量子效应对等离子体内波和瑞利-泰勒不稳定性的影响。结果表明，量子压力总是稳定RT不稳定性。这个问题得到解决，无论是在短波长扰动的限制和准确的指数分层层的密度分布。在稳定层结的情况下，量子压力改变了惯性波的色散关系。由于量子效应的存在，内波可以沿横向传播，这在经典情况下是不可能的。得到了一种特定形式的纯量子内波，它不需要任何外部引力场。
2007-12-22 physics.flu-dyn
Internal Gravity Wave Excitation by Turbulent Convection
计算了恒星中湍流对流产生的内部重力波的通量。我们解决IGW的本征函数解析附近的辐射对流界面在一个本地，Boussinesq，carnesq域。我们考虑了辐射和对流区域之间的不连续和平滑过渡，并推导出格林函数来求解辐射区域中的IGW。我们发现，如果辐射对流过渡是光滑的，IGW通量依赖于界面附近的浮力频率的确切形式。IGW激发对于非常光滑的界面是最有效的，这给出了IGW通量的上限~ F_conv（d/H），其中F_conv是由对流运动携带的通量，d是过渡区的宽度，并且H是压力标度高度。这可能比文献中不连续辐射-对流转捩的标准结果大得多，后者给出波通量~ F_conv M$，其中M是对流马赫数。然而，在平滑过渡的情况下，最有效的激发扰动将打破在辐射区。在辐射区中不破裂并能传播的IGW的通量最多为F_conv M^（5/8）（d/H）^（3/8），比不连续跃迁的结果大（MH/d）^（-3/8）。在太阳的过渡区是平滑的能量轴承波，因此，我们预测IGW通量是几到五倍比以前的估计。我们讨论了我们的结果的影响，几个天体物理应用，包括IGW驱动的质量损失和对流激发IGW在主序星的可探测性。
2013-01-18 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Chemical transport by weakly nonlinear internal gravity waves in stars
Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（纽约州立大学平顿研究所计算天体物理中心）；Department of Engineering Sciences and Applied Mathematics Northwestern University（西北大学工程科学与应用数学系）；Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA), Northwestern University（西北大学跨学科天体物理探索与研究中心）
本研究针对恒星内重力波化学输运的机制与量级不确定性问题，首次在小波振幅极限下开展严格渐近计算，得出相干波包与随机叠加波的输运标度律并经模拟验证，为恒星演化建模的相关预测提供了理论支撑。
2026-10-14 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
Instability cascade of strongly nonlinear gravity waves in a vertically sheared atmosphere
针对垂直切变大气中的准一维稳态内重力波，研究识别出多种相互竞争或相继发生的不稳定性机制构成的级联，并发现其局部动力学取决于背景切变符号。
2023-09-29 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Stability analysis of a tidally excited internal gravity wave near the centre of a solar-type star
本文对二维太阳型恒星中心附近潮汐激发的非线性内重力波进行了稳定性分析。其动机是了解短周期行星与其太阳型宿主恒星之间的潮汐相互作用，这涉及在辐射区顶部发射重力波，并向恒星中心传播。研究这些波在中心附近的不稳定性是至关重要的，因为它可能对这些行星的生存产生影响。当波有足够的振幅推翻分层时，它们会破裂并形成一个临界层，有效地吸收随后进入的波角动量，并可能导致行星螺旋进入恒星。然而，以前的模拟没有发现波经历较小的振幅不稳定。这项工作有两个目标：以确定任何不稳定性，设置在小振幅波，并进一步了解破碎的大振幅波。我们的主要结果是，波经历任何振幅的参数不稳定性。然而，由于非线性是空间定位在最里面的波长，他们的增长率是足够小，他们不会导致天体物理学上重要的潮汐耗散。由此产生的修正潮汐品质因数估计为Q '_star> 10 ^7，甚至可能更大，因此耗散比临界层吸收产生的耗散弱得多。这些结果支持了我们对目前观测到的所有太阳型主序星周围的短周期行星的生存的解释：即无法在其宿主恒星中心引起波破裂的行星可能会在潮汐衰变中生存下来。这一假设将通过正在进行的和未来的凌日行星观测来检验，如WASP和开普勒。
2011-06-24 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
How internal waves could lead to wreck American and Indonesian submarines?
文章反映了作者对1960年美国核潜艇“萨赫”号和“蝎子”号以及2021年4月印尼柴油潜艇“南加拉-420”号发生的灾难的看法。巨大的内波在这样的悲剧事件中可能发挥的作用进行了讨论。给出了大振幅内孤立波的参数、形状和传播速度。最后，对这场灾难进行了重建。
2021-07-05 physics.flu-dyn physics.geo-ph
