POM模式在厦门湾三维水动力环境模拟中的应用

本文基于采用干湿网格动边界技术的POM模式,模拟了厦门湾全海域潮流场和温盐场的三维结构特征.结果表明,该模式可较好地模拟具有大量浅滩和复杂地形的厦门湾海域的三维水文动力环境.     

潮流、风暴潮耦合模型推算珠江口海域极值流速

分别采用模式气压场及模式台风场计算气压分布及风速分布,采用地形拟合的sigma坐标水动力方程组及紊流方程建立了潮流、风暴潮耦合模型。三维水动力方程组通过分裂算子法与Casulli半隐式差分格式直接求解。在珠江口的极值流速计算中,先进行了南海北部的潮流、风暴潮耦合模拟,模拟水位与实测值符合较好。以六区域模拟结果为边界,采用嵌套网格方法,在珠江口进行了高分辨率的潮流、风暴潮耦合模拟。选用1968～1999年共65个影响工程区域的台风过程,计算出珠江口的海域年极值流速序列,分析了该海域多年一遇的极值流速分布。     

C网格嵌套技术及其在海洋波动传播模拟中的应用

采用粗细嵌套的ArakawaC网格模拟Klevin波和Rossby波沿赤道传播的过程，研究在粗细网格嵌套边界产生数值振荡和反射的原因及其消减方法，得到合理的并能用于复杂海洋模式的ArakawaC网格下的嵌套方案。数值实验结果表明：波形在粗细网格边界产生数值振荡的原因是波形在不同分辨率下的形态有差异，在粗网格下波形趋向于平坦化，而细网格下趋向于锐化。采用双向嵌套和粗细网格交界处加松弛的方法可以有效地消减数值振荡和反射。     

胶州湾三维变动边界的潮流数值模拟

基于Blumberg等（1986）的河口、陆架和海洋模式，引入变边界处理技术，建立了胶州湾三维变动边界的潮流模型，模型以σ-正交曲线坐标下三维非线性潮波方程为基本方程，引入2.5阶瑞封闭方程组，采用分裂算子法数值求解方程组，利用湍封闭方程求解垂直紊动粘滞系数，采用干湿网格方法模拟潮流漫滩过程，三维变动边界潮流模型计算结果与实测值吻合良好。     

一个东海嵌套网格台风暴潮数值预报模式的研制与应用

建立了一个覆盖东海的两重嵌套网格高分辨率台风暴潮数值预报模式.粗、细网格模式分辨率分别为6'和2'.两套网格的嵌套采用单向松弛套网格技术,即在细网格的内边界附近建立了一个“过渡区”,对预报的物理量进行松弛,使粗、细网格模式变量逐步过渡,避免了边界附近寄生波的产生,从而增加了模式的稳定性.利用该模式,对显着影响东中国海地区的6次风暴潮过程进行了后报和预报试验.与观测资料比较,数值结果令人满意.     

天津近岸台风暴潮漫滩数值模式研究

基于对POM(Princeton Ocean Model)模式的改进,采用Flather-Heaps干湿网格法和两重网格嵌套的数值计算格式,针对天津近岸海域的地形和易受风暴潮漫滩灾害侵袭的特点,建立了天津近岸海域三维动边界风暴潮漫滩模型,对天津近岸区域台风影响下的风暴潮漫滩进行了数值模拟研究。选取7203,8509,9216,9711号典型台风过程,计算了风暴潮漫滩水位变化,通过与塘沽站点实测数据的比较,计算的增水曲线过程与实测结果吻合较好,基本能够真实反映天津近岸的风暴潮水位变化情况及漫滩范围。研究结果验证了改进POM模式为动边界数值模型并应用于浅海区域是可行性的。     

港湾三维水动力和污染物扩散数值模型

本文提出一种浅海三维污染物扩散数值模拟的方法。首先建立σ坐标系下的Navier-Stoker方程及物质扩散方程。基于过程分裂法将前者分解为外模式（二维方程组）及内模式（三维方程组）；并且引入窄缝法对变边界进行模拟，由此建立三维σ坐标潮流模型；并找到σ坐标系下三维污染物扩散方程的差分方法，最后建立三维σ坐标污染物扩散模型。本模型已被应用于厦门海域，并对其2002年海水水质（CODCr值增量)进行了预测。应用结果表明，这种三维可变边界污染物扩散数值模型能够较好地对具有较大面积浅海滩涂的海区进行水质模拟和预测。     

利用POM模拟海州湾温带风暴潮

利用POM模式模拟了2007年0303号温带风暴潮在海州湾的增减水过程,以期为风暴潮预报提供参考。模式计算时采用2重嵌套网格,大网格为小网格提供边界水位和边界流速。风场、气压场由连云港观测站实测资料逐步订正后得到。水位计算值与实测结果基本吻合,很好地再现了风暴潮增减水过程。     

基于EFDC模型的胶州湾三维潮流数值模拟

基于环境流体动力学模型(EFDC),采用变边界处理技术,建立了胶州湾三维变边界潮流模型.模型平面采用笛卡尔直角坐标,垂向采用σ坐标变换,利用干湿网格方法模拟胶州湾潮流漫滩过程.研究海域水平流速从表层到底层逐渐衰减,最大流速出现在胶州湾湾口,值为0.98 m·s-1.垂向流速则表现出底层大、表层小的特点,最大流速为30×10-4 m·s-1.模型计算结果与实测资料吻合良好,为潮流数值模拟研究提供了1种新的模型工具.     

非结构化网格下椭圆型缓坡方程的数值求解

椭圆型缓坡方程是一种用线性波浪理论研究近岸波浪传播变形的有效波浪数学模型。非结构化网格下的有限容积法不仅对复杂边界的适应性好,还能保证迭代求解过程的守恒性。建立了非结构化网格下的椭圆型缓坡方程数值模型。在模型中采用非结构化网格下的有限容积法对椭圆型缓坡方程进行了数值离散,结合GPBiCG(m,n)算法求解离散方程。数值计算结果表明,该数值模型可有效地用于模拟近岸缓坡区域复杂边界下波浪的传播。