长江口南港航道沙波群研究

本文利用Innerspace449热敏式双频测深仪和GPS(全球定位系统)在长江口南港和南北槽主航道走航观测结果,确认南港(吴淞口以下)上段航道在洪季正常风况下存在尺度较大的沙波群,并对沙波的几何特征、形成条件、迁移速率以及台风后的变化做了初步分析.结果表明:(1)在统计的652个沙波中,平均和最大波长分别为21m和105m.平均和最大波高分别为0.8m和2.7m,波高和波长间具有明显的正相关关系;沙波中72%为单一沙波,复合沙波的波长和沙波指数较大;单一沙波最大、最小和平均沙波指数分别为36.5、11.2和21.8(复合沙波最大可达69.3);随着沙波度的增大,沙波指数呈增大趋势;绝大多数沙波(波高＜1m)是对称或近于对称的,但波高＞1m的沙波通常向海倾斜.(2)沙波沉积物为分选好的细沙,Φ50为2.70.(3)沙波现场水流费劳德数Fr小于0.2,与某些理论相符而与某些水槽实验结果相冲突.(4)大潮和寻常潮一个涨(落)潮过程沙波来回迁移的距离约为1～5m;小潮期间沙波的迁移距离接近0;落潮迁移距离总是大于涨潮.(5)台风后沙波有被掩埋的迹象.结果包括:①沙质床底是形成沙波的重要基础.南北槽虽具有沙波形成的动力条件,但因最大浑浊带发育而造成淤泥质床底,故沙波不发育.②潮汐河口双向流环境下沙波的对称性较好,频繁的水动力变化使沙波的消长和迁移过程更加复杂,但沙波的基本特征和形成条件与单向流河流环境相似.     

沿岸海域三维斜压场的数值模拟 Ⅱ、渤海湍流能量数值计算

研究建立渤海海域三维斜压场的湍流能量模型。对计算网格无法分辩的湍流运动，引入湍流能量求得垂向动量、质量及能量交换系统，从而形成封闭的湍流运动方程组。定量地计算了湍流能量、湍流速度及有风、无风状况下湍流能量的垂直分布等，探讨了湍流运动对潮波运动的影响。     

不同湍流模型在波浪水槽数值模拟中的 应用与比较

为了研究不同湍流模型在建立数值水槽中的适用性,选用计算流体力学软件,采用S-A、标准的k-着及RNG k-着 等8种不同的湍流模型对水槽中的波浪进行了数值模拟,通过对比得到：RNG k-着模型不仅具有较高的精度,而且又节省计 算资源,较其它模型更具优势。     

运动坐标系下海浪数值模拟

以运动坐标系中的海浪谱为靶谱应用静止坐标系中随机波面的模拟方法－－线性叠架法和线性过滤法模拟均速运动坐标系听随机波面,给出了两种方法的原理及模拟手续。通过模拟实验发现,在高速运动的坐标系中线性叠架法优于线生过滤法,在低速情形,线性过滤法好于线性叠加法,并在模拟技术上给出了各参数的选取方法。     

运动坐标系下的海浪数值模拟

以运动坐标系中的海浪谱为靶谱应用静止坐标系中随机波面的模拟方法─—线性叠加法和线性过滤法模拟匀速运动坐标系中的随机波面,给出了两种方法的原理及模拟手续。通过模拟实验发现,在高速运动的坐标系中线性叠加法优于线性过滤法,在低速情形,线性过滤法好于线性叠加法,并在模拟技术上给出了各参数的选取方法。     

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。     

近海湍流三维数值模拟中的重整化群模式

利用重整化群理论来确定近海湍流数值模式中的垂向涡动粘性系数，并对冬末春初琼州海峡的潮流场特征进行数值模拟。结果表明，重整化群模式的待定常数少，应用方便可行，其计算结果也比常用的湍流封闭模式的计算结果更加合理。     

砂质底质潮汐水道均衡态模拟初探

以过程模拟法探讨了发育在砂质堆积体上的潮汐水道的均衡态问题.在潮汐作用为主导、初始状况为平坦海底、底质粒度均一等条件下,利用修正的Bagnold推移质输沙率公式和沉积物连续方程,建立砂质潮汐水道均衡态的一维模型.数值实验结果表明,潮汐水道达到均衡态的时间尺度为10a以上,水道形成的早期冲刷速度较快,随着时间的推移,冲刷减缓.从水道冲刷出来的物质在水道前方形成堆积体.潮汐水道的演变受控于水动力变化和沉积物冲淤的负反馈机制,水道均衡态主要与沉积物粒径、涨落潮流速、历时、流速沿水道轴向分布的组合特征有关.流场特征决定了水道均衡态的形态;在沉积物组分均一的情况下水道均衡深度与潮流流速呈正相关;达到均衡态的时间尺度与沉积物粒径、涨落潮历时、流速的变化以及水道规模有关.沉积物临界起动流速随深度的变化对水道均衡态有较大影响.     

渤海湾湾顶三维潮流运动的一种数值模拟

本模型采用α－坐标变换，将具有自由面的三维非线性潮波微分方程转换为模型所采用的模式方程，动用三角风格有限差格式。对渤海湾顶典型潮进行三维数值模拟，以较高的分辨率揭示了该海域潮流的典型特征。计算结果与实际吻合良好。     

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。     

两种湍流模型在潮流能水轮机数值模拟中的适用性研究

在对特定湍流条件下的水平轴潮流能水轮机进行数值模拟时,不同的湍流模型对于计算结果具有一定的影响。为选择合适的湍流模型对所设计水轮机的三维流场进行描述,将采用常用的两方程模型(SSTk-ω与Realizable k-ε)进行数值模拟,得到不同工况下水轮机的性能参数以及水轮机后1.5D处流场的流速、湍流强度分布情况,并进行模型水槽试验,试验值与采用两种湍流模型进行数值模拟得到的仿真值对比表明:在低尖速比工况下,采用SSTk-ω进行数值模拟得到的仿真值比Realizable k-ε更接近试验值,在较高尖速比时,采用Realizable k-ε进行模拟得到的数值更接近试验值;采用两种湍流模型进行数值模拟得到的速度分布具有相似性,但对于湍流强度的预测,SSTk-ω更具有优势。考虑此水轮机的实际工况,选择SSTk-ω湍流模型进行描述更加合理。     

基于ADCP的长江河口推移质运动特性研究

基于多普勒声学流速剖面仪(ADCP)在长江口6个测点(长兴岛北侧、南北槽分流口、崇明东滩南侧、横沙岛北侧、南汇南滩和横沙通道北侧)观测的数据,利用ADCP底跟踪功能观测底床推移质运动过程。结果表明:通过ADCP数据,在涨、落急时段可以清晰地看到是否存在推移质运动;直观表达了推移质运动速度在一个潮周期内的变化过程;推移质运动速度变化过程曲线与潮流流速变化过程曲线呈现"对应、不对称"的特征;推移质运动速度的日不等现象比潮流流速日不等现象更加显著。     

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。     

两相流模型在南海内孤立波与沙波相互作用中的应用

为研究内孤立波与沙波的相互作用,本文对基于OpenFOAM的SedWaveFoam求解器进行改进,建立了内孤立波-泥沙运动欧拉两相流模型。在利用试验资料对模型进行验证的基础上,在南海北部典型代表性条件下,模拟分析了500 m水深位置沙波床面上内孤立波作用下的水动力变化和泥沙运动。结果表明,内孤立波逐渐离开沙波时,海底沙波背流面处出现与内孤立波背景流速反向的流速,在内孤立波导致的流场作用下,沙波床面上的泥沙悬起并运动到床面以上的水体中。振幅100 m的内孤立波可以导致床面以上14 m高的位置处出现约0.07 kg/m³的悬沙浓度。     

龙口湾潮流场的数值模拟

为制订龙口港远景规划，制订控制近海环境污染对策，用ＡＤＩ法数值模拟了龙口湾的潮流场，经与实测流对比两者拟合较好。     

往复潮流作用下推移质粒径趋势形成模拟初探

粒径趋势分析是一种用于判断海洋环境中沉积物净输运方向的方法,但是至今粒径趋势形成的物理机制尚不够清楚,因而影响了粒径趋势分析适用条件的确定。针对这个问题,本文通过建立一维、推移质、往复流（近岸潮流）条件下的数值模型,采用正演方法模拟粒度参数在输运方向上的分布．以评价沉积动力过程的影响,初步探讨粒径趋势形成的物理机制。数值模型实验的初步结果显示,水动力条件的空间差异导致的沉积物粒度参数的空间分布符合粒径趋势分析的假设,粒径趋势分析中定义的两种粒径趋势可由沉积物输运强度的空间梯度而形成,并且在沉积物净输运方向上出现的频率最高。     

大涡模拟及其在海洋湍流数值模拟中的应用

本文概述了大涡模拟的定义及特征,介绍了大涡模拟的几种常用方法以及它在海洋湍流场数值模拟中的应用,并指出了一些尚待改进的问题。     

渤海风场诊断分析和风潮数值模拟

本文利用有限元方法诊断渤海海面风场。所得到的风场用来模拟渤海风暴潮。诊断的风场和计算的水位表明该方法和其它方法相比是满意的。     

大鹏湾污染浓度场的数值模拟

本针对大鹏湾的水环境问题，在实际调查的基础上，建立了大鹏湾水质数值模型，用计算机进行了污染物浓度场的数值模拟，并与实际资料进行了验证比较，结果表明误差较小。最后，章结合计算结果和实测结果对大鹏湾污染物浓度场的分布和变化进行了讨论。     

厦门湾台风浪场数值模拟

利用国际上先进的第3代海浪模式SWAN,充分考虑风能量输入、白浪效应、水深诱导的波浪破碎、底摩擦、波一波间的非线性相互作用等物理过程,以0604号“碧利斯”台风为例,模拟了厦门湾台风浪场的分布特征。将数值模拟结果与浮标测站实测资料对比分析,结果表明台风浪高模拟值与实际台风资料相符较好,可以为该海域台风浪的模拟提供较好的参考。