斜压海洋动力学的一种三维数值模式：Ⅱ.温度,盐度和垂直涡动粘性系数的计？

根据海水温度和盐度平流扩散方程给出一种数值计算方案并采用混合长度理论给出生趣涡动粘性系数的计算方法。对于温度和盐度方程其平流过程采用了Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式,水平扩散彩 显著 式,生趣扩散采用隐格式。     

湍流数值模拟中封闭模式应用的局限性

通过对琼州海峡的潮流场特征进行数值模拟,指出了选择不同的特征混合长度表达式对数值模拟结果的影响,表明了基于特征混合长度理论的流封闭模式在近海湍流数值模拟中应用的局限性。     

Boussinesq方程与抛物型缓坡方程2种波浪模型的比较分析

波浪破碎的模拟对于波浪模拟的准确性十分重要。为了解波浪破碎模型的问题,本文对抛物型缓坡方程和Boussinesq方程这2种波浪模型所采用的破碎方法进行比较和分析。运用基于Boussinesq方程的Funwave模型和基于抛物型缓坡方程的REF/DIF模型,分别对特拉华大学的未破碎圆形浅滩试验和作者于实验水槽进行的Undertow试验这2个物理模型进行波高模拟、比较与分析。模拟结果表明:Funwave和REF/DIF这2种波浪模型都能准确的模拟出波高随水深的变化情况,但对于波浪破碎后的情况,REF/DIF模型模拟的更为精确一些。     

基于四阶完全非线性Boussinesq水波方程二维波浪传播数值模型

建立基于四阶完全非线性Boussinesq水波方程的二维波浪传播数值模型。采用Kennedy等提出的涡粘方法模拟波浪破碎。在矩形网格上对控制方程进行离散,采用高精度的数值格式对离散方程进行数值求解。对规则波在具有三维特征地形上的传播过程进行了数值模拟,通过数值模拟结果与实验结果的对比,对所建立的波浪传播模型进行了验证。同时,为了考察非线性对波浪传播的影响,给出和上述模型具有同阶色散性、变浅作用性能但仅具有二阶完全非线性特征的波浪模型的数值结果。通过对比两个模型的数值结果以及实验数据,讨论非线性在波浪传播过程中的作用。研究结果表明,所建立的Boussinesq水波方程在深水范围内不但具有较精确的色散性和变浅作用性能,而且具有四阶完全非线性特征,适合模拟波浪在近岸水域的非线性运动。     

Numerical modeling of multi-directional irregular waves incorporating 2-D numerical wave absorber and subgrid turbulence

In this paper, a finite difference scheme with an efficient 2-D numerical wave absorber for solving the extended Boussinesq equations as derived by Nwogu (Nwogu, O., 1993. Alternative form of Boussinesq equations for nearshore wave propagation. J. Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, ASCE 119, 618–638) is proposed. The alternate direction iterative method combined with an efficient predictor-corrector scheme are adopted for the numerical solution of the governing differential equations. To parameterize the contribution of unresolved small-scale motions, the philosophy of the large eddy simulation is applied on the horizontal plane. The proposed method is verified by two test cases where experimental data are available for comparison. The first case is wave diffraction around a semi-infinite breakwater studied by Briggs et al. (Briggs, M.J., Thompson, E.F., Vincent, C.L., 1995. Wave diffraction around breakwater. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, ASCE 121, 23–35). The other case is wave concentration by a navigation channel as reported by Yu et al. (Yu, Y.-X., Liu, S.-X., Li, Y.S., Wai, O.W.H., 2000. Refraction and diffraction of random waves through breakwater. Ocean Engineering 27, 489–509). Numerical results agree very well with the corresponding experimental data in both cases.     

A Study of Eddy Viscosity Coefficient in Numerical Tidal Simulation

Based on the fluid motion equations, the physical meaning of eddy viscosity coefficient and the rationality of the Boussinesq hypothesis are discussed in this paper. The effect of the coefficient on numerical stability is analyzed briefly. A semi-enclosed rectangular sea area, with an orthogonal spur dike, is applied in a 2-D numerical model to study the effect of horizontal eddy viscosity coefficient (AH). The computed result shows that AH has little influence on the tidal level and averaged flow velocity, but has obvious influence on the intensity and the range of return flow around near the spur dike. Correspondingly, a wind-driven current pool and an annular current are applied in a 3-D numerical model respectively to study the effect of vertical eddy viscosity coefficient (Av). The computed result shows that the absolute value of Av is inversely proportional to that of horizontal velocity, and the vertical gradient value of Av determines the vertical distribution of horizontal velocity. The distrib     

潜堤上破碎波浪传播变形的数值模型及其验证

为模拟潜堤上破碎波浪传播时产生能量的耗散这一特性,在改进的具有四阶色散的Boussinesq水波方程中中入二阶紊动粘性项,建立了考虑波浪破碎的水波数学模型.在非交错网格下建立了有限差分数值模型,并利用三阶Adams-Bash forth格式预报、四阶Adams-Mouton格式校正对数值模型进行求解.通过数值试验,模拟...     

台湾海峡中、北部海域温、盐度特征

台湾海峡中、北部海域海水温、盐度分布随季风进退而异。东北季风期(10月—翌年5月),进入调查海域的浙闽沿岸水(低温、低盐)顺海域西岸海区南下的同时,在海坛岛外有一分支向东南扩展,其扩展范围随浙闽沿岸水强弱而异,而且在24°30′N,119°30′E附近有海峡暖流水(高温、高盐)向北伸展,它随西南风增强而向北推移。海域温、盐度值自西北向东南递增。西南季风期(6—9月),调查海域基本上为海峡暖流水所控制。在6—8月,海域西岸海区有上升流产生,上升流中心在海坛岛附近。海域盐度值自西北向东南递增,而温度分布趋势与     

一种三次多项式湍黏性底边界层的流场分布

本文通过假定底边界层湍黏性的三次多项式参数化形式,基于简化的Navier–Stokes方程,并利用超几何方程的性质,推导出了湍流粗糙底边界层的速度解析解。同时,得到了底边界层内其他的动力参数,如底剪应力、Ekman传输、Ekman抽吸及近底部速度分布场,从理论上讨论了均匀混合底边界层特征量分布特征。通过数值结果分析,进一步得出底边界层的总速度、亏损速度及其剪应力受平均流的角频率和地球自转影响比较大;而底边界层的动力结构对于底边界层顶部粗糙度不敏感。该涡黏性模式从理论上丰富了底边界层涡黏性的形式,为底边界层的动力系统研究提供了借鉴和理论参考。     

不同布设间距和来流速度下方型人工鱼礁上升流效应的数值模拟

合理的人工鱼礁组合可以有效改善投放水域的流场效应,提高投放水域底层与上层水体之间的扰动。通过使用并行大涡模拟模式及被动示踪物模块,并通过调整人工鱼礁布设间距,研究了在不同背景流速条件(0.1、0.5、0.6和1.0 m/s)下,在不同的横向间距(1L、2L、3L)(L表示人工鱼礁的边长)或纵向间距(1L、2L、3L、4L、5L)情况下,方型人工鱼礁对上升流体积、营养盐的抬升和垂向涡黏系数的影响。研究结果表明,在同一布置条件下,单排布置下的三块人工鱼礁形成的上升流体积大小与来流速度成正相关,体积随来流流速增加而增大6.4%～80.5%;在同一流速条件下,上升流体积大小与纵向布置的间距成正比,与横向布置的间距成反比;在横向布置条件下,当来流速度为1.0 m/s、布设间距为1L时,上升流体积参数最佳。总体来说,上升流体积参数、示踪物浓度差和垂向涡黏性系数均显示横向布置优于纵向布置,相较于布设间距,来流速度是影响上升流体积最重要的因素。