波浪对海底管线作用的物理模型实验及数值模拟研究

利用物理模型实验，测量了海底管线在波浪作用下的水平力和升力，并应用Ｍｏｒｉｓｏｎ方程及流函数理论，按最小二乘原理得出ＣＤ和ＣＭ以及ＣＬ，讨论了它们与ＫＣ，Ｒｅ之间隙比ｅ／Ｄ的关系。本文带应用边界拟合坐标及二维流场的大涡模拟法，模拟了与实验相同工况下海底管线的受力及流场情况，并把物理模型实验和数值模拟的结果进行了比较。     

三维潮流和潮流输沙问题的一种混合数值模拟及其应用

应用一种平面迎风有限元与垂向隐式有限差分相结合的数值计算方法建立了三维潮流和潮流输沙数学模型,并分别与相应的理论公式进行了对比验证.将建立的模型对广西廉州湾水域进行了计算,与实测资料的对比分析表明模型的计算结果符合实际.     

大鹏湾潮流场的数值模拟

本文根据描述潮流运动变化的连续方程和运动方程,用ADI方法建立差分方程,对大鹏湾潮流场进行了数值模拟;从而根据数值模拟结果和实测结果,对大鹏湾的潮流和潮汐余流等进行了讨论。     

石臼港潮流数值模拟试验

计算方法如图(3)所示,石臼港面临广阔的海域,曲线表示岸线,A、B、C、D为岸线格网点。二期工程拟从A点至E点修建码头和防波堤。建成后港内X方向最大距离为5100米,Y方向在湾口处为2600米。三期工程如图(5)所示,湾口宽为500米。二、三期工程建成后,港内的潮流流场必将发生巨大的变化。建港前预知建港后的潮流     

海南南山外海潮流的数值模拟

本文建立了三个不同大小和不同分辨率的数值模型,得到了海南南山外海高分辨率的计算結果,与实测结果符合良好。     

长江口南支潮流的一个数值模拟

为了能够精确地拟合天然水域不规则的水陆边界,并能保持有限差分数值计算在矩形网格中进行,本文利用Thompson的数值网格生成技术,在长江口南支七丫口至横沙河段设计了一个椭圆型边界拟合坐标系,并在这个坐标系下建立了平面二维潮流数学模型。通过数值求解此数学模型,实现了计算区域内现状潮流的一个数值模拟,模拟结果表明,模式的设计是成功的。     

黄海西朝鲜湾波浪潮流共同作用下二维潮流泥沙数值模拟与砂矿成矿分析

黄海西朝鲜湾是潮流流速特别高、潮流沙脊群发育明显的特殊水动力沉积区，具有砂矿成矿的有利条件。为了分析其成矿特征，论文采用波浪潮流共同作用下的潮流泥沙数值模型，计算模拟了各级波浪潮流作用下的海底冲淤状态和总输沙量，并按形成年代、主要分选控制因素分析了砂矿的成因及漂沙分选方式。结果表明，本区砂矿属于波浪潮流控制型现代滨海区砂矿，其成矿方式为潮流与波浪掀沙、潮流输沙、风暴浪混沙。研究海域类似一个巨型砂矿分选机，分选强度有利于成矿的区域大多为0～20m水深海域，矿层可延续到风爆浪的最大冲刷深度。     

波浪数值模拟的可视化研究

研究了数值计算中对波浪场数据进行处理的可视化系统,利用VB和MATLAB混合编程实现了数值模型计算边界条件的输入以及计算结果数据的可视化处理问题,并介绍了系统实现的操作过程。有效提高了数值计算结果的分析效率,对改善分析计算的工作环境有积极的意义。     

辽东湾顶太-葵管道路由区潮流场三维数值模拟

辽河油田太-葵管道路由区位于辽东湾顶潮汐水道区,研究利用普林斯顿大学的河口、陆架和海洋模式(ECOM),考虑M2、S2、K1、O1四个主要分潮的影响,对辽东湾顶三维潮流场进行数值模拟,并着重对太-葵管道路由区进行动力分析。潮位和潮流的验证表明,该文建立的模型可以较好地用于辽东湾顶流场的预报模拟,为将来工程建设对海洋生态环境影响、保证海上工程的安全等研究奠定基础。     

北部湾潮汐潮流的数值模拟

基于正交曲线坐标的ECOMSED三维水动力模式,对北部湾的潮汐潮流进行数值模拟。选用不同的海底摩擦系数、海底粗糙度系数以及水平湍流摩擦系数进行数值试验。试验结果表明,当海底摩擦系数取2×10-3～3×10-3,海底粗糙度系数取1×10-3～2×10-3m,而水平湍流摩擦系数取1×102～5×103m2/s时,模拟所得潮汐、潮流结果与实测数据吻合较好;并由此对北部湾的潮汐、潮流和潮余流等特征进行了分析。还给出了垂直湍流黏滞系数呈抛物型的分布特征。对该海域的水动力状况有了进一步的了解,为该海域的环境保护规划提供了科学依据。     

厦门港波浪传播变形的数值模拟

本文应用改进的Dobson法计算了厦门港波浪传播变形状况,结果表明,在外海东南向波浪作用下,胡里山以东,鸡屿至嵩屿附近部分岸线处为波射线集中区,波高较大;而嵩鼓、厦鼓水道及九龙江口南岸为波射线分散区,波高较小。     

海西湾潮流、COD扩散运动的数值模拟

本文采用ADI方法模拟了海西湾的潮流、水位场和COD扩散运动，所得结果与观测值符合较好。计算结果表明：海西湾自净稀释能力良好；扩建后的薛家岛码头，若以0．5t/d的COD负荷量排放，整个海湾水均属一类水质；如果以二类水质标准来评价距离码头500m以外的海域，薛家岛码头的最大COD负荷量可达2．3t/d。     

南海潮汐潮流的数值模拟

本文用二维球坐标数值模式计算了南海m₁[=(K₁+O₁)/2]和M₂分潮的分布.计算范围从2°N到25°N,99°E到121°30'E,坐标的经向纬向、格距均为1°/4.计算结果与92个实测站进行比较符合良好,m₁分潮振幅的平均误差为4cm,迟角为7°.M₂分潮振幅的平均误差为9cm,迟角为12°.根据计算结果给出南海m₁和M₂分潮的潮汐、潮流、潮余流和潮能通量分布图.     

近岸区波浪场数值模拟的研究与进展

地国内外近年来近岸波浪场数值模拟的几个主要计算模式的研究和进展概况进行了较为系统的阐述,首先对工程实际中经常使用的线性模型和非线性模型的发展,包括其范围、求解途径等方面进行了评述;然后,在论述波浪共存时波、流场耦合计算的基础上,重点总结了在近岸区存在流场时的模拟方法,最后指出了几个可能的可能趋势。     

珠江口伶仃洋海区的潮流数值模拟

利用二维非线性潮波微分方程组,用有限差分法计算了伶仃洋枯水期的半日、全日和混合潮,同时,还考虑了径流和比降.在半日潮的计算中,通过考虑或不考虑径流、比降来分析二者对伶仃洋流场的影响.计算结果表明,伶仃洋的余流主要受径流控制,比降也起着不可忽视的作用.本文的计算结果与实测资料符合良好.     

厦门湾潮流场的数值模拟

本文依据二维长波方程，用ＡＤＩ方法建立差分方程，计算了厦门湾附近海域的半日潮和全日潮，并考虑了计算域西部九龙江的径流对该海域流场的影响，得到瑟实际观测符合良好的结果；从而根据数值模拟实测结果，对厦门湾的潮汐和潮流等进行了讨论。     

波浪谱形对不规则波数值模拟的影响

通过数值模拟分析了波浪谱形对不规则波浪数值模拟结果的影响.采用不同参数的JONSWAP谱模拟入射波要素,基于抛物型缓坡方程模拟不规则波浪的传播,分析了波浪谱形状对波浪数值模拟结果的影响.结果表明,采用抛物型缓坡方程模拟不规则波浪时,入射波浪谱形对模拟结果影响不明显;但由于模型中非线性项的影响,采用不规则波模拟的波高分布和采用规则波模拟的结果略有差别.     

潮流与泥沙数值模拟回顾及进展

回顾和总结了近年来国内外潮流与泥沙数值模拟的进展,评价分析了数学模型的多种数值解法,特别是有关二维、三维潮流数值模拟以及水沙数学模型近年来的进展,并根据目前潮流、泥沙数值模拟技术中存在的不足,讨论了进一步研究的方向和发展趋势。     

渤、黄、东海潮汐潮流的数值模拟

利用球坐标系中的二维非线性潮波方程组,数值计算了渤、黄、东海全海区的全日及半日潮汐潮流。沿岸81个潮位站的计算与实测值的比较表明,M₂分潮振幅差平均为7.2cm,相角差为6.4°,m₁分潮振幅差平均为2.6cm,相角差为7.4°,计算与实测符合良好。潮流的比较结果表明,计算与实测的符合程度也是比较好的。文中给出的同潮图同Fang(1986)给出的实测与数值的综合结果基本一致。本计算还证实或首次给出了若干圆流点。如对M₂分潮流,证实了在北黄海山东北部近海及南黄海北部各存在一对圆流点,并在浙江北部近海新发现一对圆流点;对m₁分潮流在苏北浅滩外侧发现一个圆流点,另外在东海东北部(济州岛东南)新给出两个圆流点,东海东南部的弱流区存在三个圆流点,此外,文中还分别讨论了M₂及m₁分潮能通量的传播和消耗情况,并指出从太平洋经吐噶喇海峡及冲绳至宫古岛之间的水道传入东海的m₁分潮,在遇到陆坡的阻挡后,其中有相当部分潮能被反射回太平洋。     

广西近岸海域潮流数值模拟

采用有限元三角形网格的分步杂交方法,建立了广西近岸海域的二维潮流数值模型,计算值与实测资料符合较好。采用主要分潮组合输入,模拟了研究海域的平均潮潮流场。模拟结果表明:涨急时,潮流向为东北方向,最大涨潮流速为74cm/s左右;落急时,潮流向为西南方向,最大落潮流速约100cm/s,落潮流速大于涨潮流速。近岸区域潮流为往复流,离岸边越远潮流越接近旋转流。