CORMIX与二维数模、物模在滨海核电厂温排水近区模拟中的比对研究

我国一般采用二维数值模型和物理模型相结合的方式对滨海核电厂的温排水影响范围进行评价,二维数值模型难以模拟近区水流和温排水的分布规律,而开展物理模型试验所需费用高、周期长。CORMIX是在浮射流理论分析和物理模型试验的基础上开发的,对近区的稀释扩散特征模拟结果较好,且使用简单快捷、成本低。本文以我国某滨海核电厂温排水影响范围的模拟为算例,对CORMIX与二维数模、物模进行比较,结果表明,CORMIX对于近区的模拟结果优于二维数模,与物模试验结果的一致性较好。同时,本文还对CORMIX在滨海地区的适用性进行探讨,对于岸线规律、水下地形开阔的区域,CORMIX可作为温排水近区模拟的首选方法。     

水工复合模型的接口技术

复合模型实现的关键在于把物理模型和数学模型两种不同的模拟方法实时连接起来，本文对连接过程中变量的选择，数模部分与接口的匹配、物模部分与接口的匹配以及接口实时性实现的几个问题进行了分析，讨论了复合模型的实时耦合。     

较大尺度下潮流物模试验理论可行性的数值研究

以渤海及其局部海域为例,通过数值模拟量化地转缺失对水动力过程的影响,评价不同空间尺度下实施潮流物理模型试验的理论可行性。结果表明,对整个渤海、辽东湾这么大尺度的海域实施物模试验理论上是不可行的;对90km尺度的渤海湾,地转缺失使模拟结果存在较大偏差;对莱州湾61km尺度的海域可进行物模试验。研究确定60km为实施潮流物模试验一般的理论允许尺度。     

渤海局部海域风暴潮漫滩的数值模拟

在Johns变边界模型的基础上,提出了一种嵌套式变边界数值模型,应用于渤海风暴潮的数值计算。分别模拟得到了1964年和1969年两次渤海风暴潮黄河三角洲一带的最大淹水范围和水位过程曲线。模拟过程中考虑了天文潮与风暴潮的非线性耦合效应。模拟结果分别与实测值和固定边界模型的结果进行了比较,从而证实了变边界模型不仅能计算出最大淹水范围,而且得到的风暴潮水位值也更加符合实际。     

风暴潮三维数值计算模式的研究及在渤海湾的应用

以实验室二维温带风暴潮数值模型为基础,综合考虑海洋潮波动力与风应力联合作用,建立温带风暴潮三维数值计算模型.模型从推导三维风暴潮基本控制方程出发,并应用交替方向隐格式(ADI)方法对方程进行离散求解.对于浅水动边界,模型采取局部深槽、缩小水域的活动边界处理方法.利用拟三维数值计算方法,并提出了非平面水深等分模式和平面等水深分布模式,应用这两种计算模式分别对渤海湾2009年5月8～10日发生的风暴潮过程进行了数值模拟.将风暴潮位计算结果和增水位计算结果与塘沽验潮站的实际观测数值进行对比验证,结果显示受风应力与潮波联合作用的风暴潮位和增水位与实测数据吻合良好;通过比较得到了平面等水深分布模式的计算成果要比非平面水深等分模式的计算成果更接近观测资料的结论,为风暴潮预报提供了理论依据.     

胶州湾全域潮流物理模型的相似条件及模型比尺和总体设计

胶州湾全域的变态物理模型以团岛至薛家岛的狭窄口门处为单边界.依据相似理论,确定胶州湾全域物理模型的水平比尺和垂直比尺分别为1∶700和1∶70.由几何比尺给出模型的流速比尺、糙度比尺、水流时间比尺、流量比尺及潮量比尺.设计胶州湾整体模型的试验水池为宽40 m、长50m、深1 m.试验采用翻板尾门加双向泵以水位控制为主的...     

对流项处理对厦门湾流态数值模拟结果的影响研究

<正>确处理流体力学方程中的对流项对环流的数值模拟起着重要作用。采用数值实验的方式,采用不同的对流项处理方法,模拟了厦门湾潮流场,并将数模结果与物模模拟结果进行对比,分析不同对流项处理方式对厦门湾区域流态模拟结果的影响,以此为依据提出适合港湾的对流项处理方法。     

一般曲线坐标系下波浪传播的数值模拟

在曲线坐标系下,建立了缓变水深水域波浪传播的数值模拟模型.模型适宜于复杂变化的边界形状,克服了各种代数坐标变换的局限性.在建立模型时,将原始的椭圆型缓坡方程的近似型式——依赖时间变化的抛物型方程,作为控制方程,既克服了一般抛物近似方法的缺点,又便利了方程的求解;从开边界条件、不同反射特性的固壁边界条件相统一的表达式出发,对边界条件进行处理;用ADI法数值求解控制方程.对模型的验证表明,数值解与物模实验值吻合良好,模型对于具有复杂边界的工程实际有较强的适应性.     

集合调整卡尔曼滤波方法在M2分潮数值模拟中的水深估计研究

数据同化利用观测信息对模型状态场调整的同时也可以对数值模型中的不确定参数进行估计,从而改进数值模型,提高数值模拟的精度。本文基于集合调整卡尔曼滤波方法,采用广义坐标系统的美国普林斯顿大学海洋模式的外模式开展了渤海和部分黄海海域M₂分潮模拟中的水深估计研究。理想数据同化试验结果表明,集合调整卡尔曼滤波方法能很好地降低模式模拟的水位误差并反演出“真实”的水深参数。而在NAO.99Jb和验潮站数据的实际数据同化试验中,与验潮站数据相比较,水深参数估计后,模式模拟的M₂分潮振幅与迟角误差分别降低了40.27%和49.19%。     

杭州湾南岸浅滩的漫滩潮流数值模拟

在杭州湾浅滩上采用底座式ADCP测得单点的漫滩潮流流速、流向及同步水位的变化过程,并在此基础上建立平面二维潮流数值模型,分析整个潮滩上的漫滩潮流过程及其特征。在模型漫滩边界上采用向上取水位值的处理方法,使得模型计算稳定,并获得了稳定逼真的漫滩潮流模拟结果。模拟结果表明:漫滩潮流模拟过程与实测资料基本一致。因此在漫滩潮流模拟中向上取水位值的边界处理方法是可行的。研究成果为漫滩潮流的数值模拟提供了一种较实用的漫滩边界处理方法。     

涠洲岛附近海域溢油数值模拟

采用潮流控制方程和湍封闭方程构建完整的三维浅海潮波定解方程组,建立涠洲岛附近海域的三维潮流数值模型来计算涠洲岛附近海域的潮流和潮位变化情况,采用大海域计算得出的调和常数值作为开边界的输入值,从潮位验证、潮流验证和流场的变化规律等多方面情况看,计算结果与实际监测符合良好,具有较高的精确度,模拟计算结果较真实地反映了涠洲岛附近海域的潮位变化和潮流运动状况.在潮流模拟验证正确的情况下,建立溢油预测模型,采用欧拉-拉格朗日追踪方法,进行油膜中心轨迹的预测,并预测了油膜漂移的扩展面积、扫海面积和残留量随时间的变化值.     

Numerical Simulation of Residual Circulation due to Bottom Roughness Variability Under Tidal Flows in A Semi-Enclosed Bay

1 .IntroductionWater pollution has a large influence on water environment and our life ;for example ,it some-times induces oxygen depression,blue tide andredtide in a bay.For water purificationin a semi-en-closed sea ,some new methods to activate the tidal exchange between an inner bay and an outer seaarea by control of a tidal residual current have been proposed (Awayaet al .,1995) . Huthnance(1973) ,Zimmerman (1978 ,1981) , Loder (1980) ,and Robinson (1983) considered cases wherethe fricti…     

大规模多岛屿海域潮流场的数值模拟

本文提出了一种系统地分析大规模多岛屿海域潮流场的数值模拟方法,以及只有有限代表点位的计算区域内的潮汐和潮流资料的分析方法。建立了适用于复杂的多岛屿海域上平面二维潮波数值计算模型的选择及网格自动剖分方法。通过对长海县长山群岛海域潮流场的模拟,验证了此方法在计算规模大而又要求局部分辨率高的潮流场时,该方法效率高,经济合理,灵活方便。     

番禺4-2油田溢油数值模拟

采用三维浅海湖波定解方程组,建立番禺附近海域的三维潮流数值模型来计算潮流和潮位变化情况,开边界采用调和常数计算的水位来驱动,潮流和潮位验证结果较好,模拟结果较真实的反应了番禺附近海域的潮流和潮位情况.在潮流模拟验证正确的前提下,建立溢油预测数值模型,采用欧拉-拉格朗日追踪方法,对油膜中心轨迹进行预测,并预测出油膜的平均...     

Computational Techniques of 2D Tidal Flow in Estuaries and Bays

- Some problems in the numerical calculation of tidal flow in estuaries and bays, such as distribution bed roughness, relationship between model moving boundary and water volume balance, remedy of certain shortage under open boundary conditions, smooth transfer of the controlling message for the inner boundaries of nested model, can not be solved usually by means of the fundamental equations and computing mode adopted in the numerical model, but can be done by the measures which not only satisfy the physical features but also are convenient for operation. Based on the calculated samples of some areas of Modaomen, Lingdingyang and Huangmaohai of the Pearl River Estuary, and Shuidong Bay (a typical barrier- lagoon tidal channel) in Guangdong Province, method and process of calculation for the above mentioned problems are briefly presented in this paper.     

东海M2分潮模拟中开边界条件的探讨

基于POM模式,采用第一类水位、流速和Flather（1976）3种开边界条件,模拟了东海的M2分潮．结果表明,在这3种开边界条件下,均能成功地模拟M2分潮的传播特征,以及在该海区内的三个半无潮点．计算结果与实测的较吻合,并且在Flather开边界条件下,模拟的振幅和迟角与实测资料的偏差分别为5．62cm和7．90°,效果最好．这也说明Flather开边界条件是潮汐模拟当中较可取的一种开边界条件．     

Simulation of barotropic and baroclinic tides in the South China Sea

The four leading tidal constituents M2, S2, K1 and O1 in the South China Sea are simulated by using POM. The model is forced with tide-generating potential and four leading tidal constituents at the open boundary. In order to simulate more exactly, TOPEX/Poseidon altimeter data are assimilated into the model and the open boundary is optimized. The computed co-tidal charts for M2 and K1 constituents are generally consistent with previous results in this region. The numerical simulation shows that energetic internal tides are generated over the bottom topography such as the Dongsha Islands, the Xisha Islands, the Zhongsha Islands, the Nansha Islands and the Luzon Strait.     

崖城油气田附近海域溢油漂移轨迹数值模拟预测

通过采用不规则的三角网格和有限体积法的FVCOM模式,建立三维潮流数值模型。利用大海域计算得到的调和常数值作为开边界的输入值,模拟出崖城附近海域的潮流和潮位变化情况。在潮流、潮位验证正确的前提下,利用欧拉—拉格朗日追踪方法,建立了溢油轨迹预测模型,进行崖城油气田附近海域溢油中心轨迹的预测,同时预测了溢油漂移的平均速率和油膜抵达敏感区的时间,为油气田实施应急措施提供技术支持。     

Active open boundary forcing using dual relaxation time-scales in downscaled ocean models

Regional models actively forced with data from larger scale models at their open boundaries often contain motion at different time-scales (e.g. tidal and low frequency). These motions are not always individually well specified in the forcing data, and one may require a more active boundary forcing while the other exert less influence on the model interior. If a single relaxation time-scale is used to relax toward these data in the boundary equation, then this may be difficult. The method of fractional steps is used to introduce dual relaxation time-scales in an open boundary local flux adjustment scheme. This allows tidal and low frequency oscillations to be relaxed independently, resulting in a better overall solution than if a single relaxation parameter is optimized for tidal (short relaxation) or low frequency (long relaxation) boundary forcing. The dual method is compared to the single relaxation method for an idealized test case where a tidal signal is superimposed on a steady state low frequency solution, and a real application where the low frequency boundary forcing component is derived from a global circulation model for a region extending over the whole Great Barrier Reef, and a tidal signal subsequently superimposed.     

利用伴随法优化非线性潮汐模型的开边界条件Ⅱ.黄海、东海潮汐资料的同化试验

本研究基于最优控制理论,采用变分数据同化法,通过建立伴随模型,把观测资料同化到陆架海域潮汐数值模型中去,优化开边界条件,以便提高数值预报的精度.潮汐模型的控制方程为考虑平流项、非线性底摩擦和侧向涡动粘性项的非线性浅水方程组.在第Ⅰ部分建立伴随模型和进行“孪生”数值试验的基础上,给出利用验潮站的水位资料以及TOPEX/Poseidon卫星测高数据在黄海、东海进行变分数据同化试验的数值结果.试验表明利用上述资料对模型进行变分同化校正是可行的.