什么是斜压波和正压波?

Question

我对斜压波和正压波有基本的了解，但似乎无法理解斜压波和正压波。

Answer 1

正压流动是指流体密度$\rho$仅取决于压力$p$，即$\rho = \rho(p)$。例如，等密度、等温和等熵流都是正压流。斜压流是指非正压流。在这种情况下，流体密度取决于压力和温度、盐度、组分浓度。重质流体与轻质流体相邻会分别下沉和上升。

这些流动被称为斜压流，意思是压力破裂。

考虑以下两个流动元素。在正压情况下，常数$p$的直线与常数$\rho$的直线平行，因此没有产生涡度的机制。另一方面，在斜压情况下，常数$p$和$\rho$的直线不平行。后一种安排引起涡度$\vec{\omega}$和环流的变化，因为净压力不再通过流体元件的质心。

从另一种角度来看，看看密度变化的涡度方程:

vec{$ $ \压裂{D \ \ω}}{Dt} = (vec{ω\}\ \ cdot \微分算符)vec{你}+ \ \压裂{1}{\ρ^ 2}(ρ\微分算符\ \ * \微分算符p) $ $

右边的交叉项是斜压力矩。当它为零时，气流是正压的，而如果它不为零，气流是斜压的。

当应用于海洋中的波浪时，结果是正压作用与在海洋表面传播的波浪有关。斜压波与沿海洋内部密度面(或内波)传播的波有关。

表层潮和内部潮就是一个很好的例子。当表层潮(常规潮)扫过主要的海洋盆地时，它与海底摩擦产生内潮。前者称为正压潮汐，后者称为斜压潮汐。

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引用:

P.昆都，流体力学

B. Sutherland，《内部重力波》

Answer 2

正压的定义是密度只取决于压力。斜压的定义是密度可以依赖于其他变量。这本身对于理解斜压流和正压流的含义并不是特别有用。

在海洋的环境中，水几乎是不可压缩的，所以在正压海洋中，密度实际上是恒定的。因此，正压海洋不存在分层现象，流体只能在与空气的界面处支撑波浪。另一方面，如果流体是斜压流体(密度取决于非恒定的温度，也取决于盐度)，那么在z方向上密度的变化会引起内部重力波。

对于大气来说，空气是相对可压缩的。因此，如果大气是正压的，这意味着唯一的密度变化是由于压力。因此，温度在水平方向上是恒定的，在垂直方向上没有热风切变。这种假设在热带地区比在中纬度地区更合理。