黄骅电厂取水河段取水特性的数模与物模研究

本文采用数值模拟与物模试验相结合的研究方法，详细地研究了黄骅电厂一、二、三期工程的取水特性。结果表明，现有河道只能满足电厂一期工程的取水需求；若将现有河道进行适当开挖，可以满足电厂三期取水需要。     

一种更有效的测量短波的方法

使用传统的在海底（或海底以上几米处）固定压力测波仪的方法观测波浪,因水层的滤波作用而无法有效地观测到高频短波。本文提出一种新的观测方法－使用悬挂压力测波仪的方法观测波浪。通过数值方法模拟与实际比较吻合的波面。然后模拟固定压力测波仪和悬挂坟力测波仪两种不同的方法获取此波面的水下压力记录曲线。应用传统谱分析的方法得到各自的压力频谱,再根据不同的情况分别换算成表面谱。通过数值的方法可以证明使用悬挂压力测     

一种模拟三维海流运动的差分方法

提出了一种模拟三维海流运动的隐式差分方法,井给出其计算步骤。通过对该差分方法的稳定性分析可以发现,它的时间步长取值有较大的灵活性。该方法被用于崖门海域的海流模拟。实例计算表明,该差分方法计算过程稳定,计算结果合理,能较好地反映出三维海流运动的特征。     

一种台风暴潮数值模拟方法

本文提出一种简便的交替方向隐式差分格式求解沿水深平均的二维风暴潮模型。这种差分格式比常用的ＡＤＩ法具有更简单的形式和更高的计算效率。文中的精度分析和稳定性分析表明该差分格式在等步长条件下具有二阶精度、无条件稳定。在采用理想模型验证之后，本文给出了一次台风暴潮过程的计算实例，其中台风气压场和风场的模拟采用藤田气压模式和梯度风公式，并考虑台风移行产生的风场以及梯度风到海面风的订正。数值摸拟结果和实测值符合良好，其精度达到工程应用要求。     

欧拉模型模拟波浪的抑制数值耗散效应的一种简单方法

数值波浪水槽是研究波浪及波浪与结构相互作用的常用工具,可在真实尺度下产生波浪,并提供流场的详细数据。然而,大部分数值波浪水槽都存在数值耗散和数值色散问题,数值耗散使波能缓慢消散,数值弥散在波传播过程中使波频移。本文在有限差分法（FDM）求解欧拉方程的基础上,提出了一种抑制数值耗散效应的简单方法,考虑阻尼项的影响,对波的传播解进行了解析求解。该方法的主要思想是在动量方程中附加一个源项,其强度由数值阻尼效应的强度决定。本文通过对规则线性波、Stokes波和不规则波的数值模拟,验证了该方法的有效性。结果表明,本文方法可有效减小数值波浪水槽中存在的数值耗散现象。     

一种起伏板防波堤最优支撑刚度计算方法

带有弹簧支撑的水平板结构,可在波浪作用下起伏运动进行消浪,作为防波堤具有广泛的应用前景,但如何设计支撑刚度仍是当前研究的重点课题。基于黏性流理论建立数值波浪水槽,开展规则波与起伏板防波堤相互作用的模拟,得到起伏板透反射系数随支撑刚度的变化曲线,并分析最小透射系数对应刚度下起伏板运动相位对消浪的影响。为快速得到最小透射系数对应的支撑刚度,根据弹簧—阻尼—质量模型,建立一种以运动相位为输入反推起伏板最优支撑刚度的计算方法,并将推导结果与数值结果进行比较。结果表明,该方法推导的最优支撑刚度值与数值最优值接近,且可省去遍历取最优值的步骤,可为起伏板防波堤的支撑刚度设计提供参考。     

水下锚泊系统计算──一种单链动力分析的数值方法

以悬链线理论为基础，采用集中质量法分析了水下锚泊系统单链动力特性，得出了在强迫振荡时锚链的开关及链动张力历时曲线。计算结果同实验结果吻合良好，说明该方法是可行的．     

渤海天文-风暴潮数值模拟和一种多年一遇极值水位的计算方法

在渤海选用了82个强天气过程,利用三维模式模拟了海区的天文-风暴潮,模式经实测资料检验,获得了较满意的模拟结果。根据渤海沿岸主要验潮站观测年极值高(低)水位和年极值风增(减)水所得到的多年一遇高(低)水位和多年一遇风增(减)水,以及天文最高(最低)潮位,建立了由多年一遇风增(减)水和天文最高(最低)潮位的线性组合计算多年一遇高(低)水位的计算公式,并以此公式推算了渤海海区5个典型地区的多年一遇高(低)水位,供海洋工程设计时使用。     

印度-欧亚板块碰撞对南海形成的影响研究: 一种数值模拟方法

中国南海新生代处于欧亚板块、印度-澳大利亚板块和太平洋板块相互作用的交汇处,其形成演化受三大板块复杂动力学过程和相互间作用所制约,尤其是中始新世印度板块同欧亚板块之间的“硬”碰撞及随后的楔入的影响.利用FLAC软件对该次碰撞对南海形成效应进行了模拟,模拟结果表明在模型东-东南边界为自由边界和考虑太平洋向欧亚板块的俯冲作用的支持应力边界条件两种情形下,均能引起构造物质或地幔流向南东、南逃逸,在南海地区产生足够的侧向挤出和南北向的剪切,从而在该地区导致广泛的南北向拉张,这些极有利于南海的打开.     

海洋环境动力学物理模拟的尺度分析及相似条件

物理模拟较大海域的环境动力场是物理模型试验的一个发展方向,也是近海环境治理的有效研究手段。对具有较大尺度海域的模拟需要考虑地转缺失的影响。从潮流基本控制方程出发,通过对方程的无因次化,给出评价柯氏力作用大小的方法,并就中国典型的海湾进行尺度分析,量化物理模拟时因地转缺失引起的偏差程度,讨论在这些海域是否可以付诸物理模型试验。同时,还导出了潮流泥沙试验和潮流污染物扩散试验的相似比尺关系。     

油田高含水期基于微观渗流机理的宏观岩心水驱油数值模拟研究

建立地层孔隙网络模型描述微观孔喉特征,利用逾渗方法计算基于微观渗流机理的相对渗透率曲线,并将之应用到数值模拟计算中,给出考虑微观渗流特征的方程,并进行数值求解,得到地层中流体分布特征。实例分析表明该方法可以得到基于微观特征的剩余油分布数量和形式,为调剖堵水、化学驱提供技术参数,实现微观渗流机理与宏观计算的结合。     

潮流物理模型试验生潮控制时的复合模拟数据对接

根据几种不同情形探讨复合模拟中如何通过数值模拟为潮流物模试验提供开边界控制条件。对单边界物理模型,可由数模的调和常数得到物模边界控制所需的时间序列数据,实现单分潮、多分潮及大、中、小潮的模拟;对于历时较长的试验,可由数模得到长时间序列或周期性序列数据作为生潮的控制信号;对多边界模型,沿边界分为若干控制断面,由数模给出各断面的流量变化,对各断面分别进行流量控制;差时的复合模拟可使物理模型和数值模型互相提供边界条件或模型参数修正。     

Numerical Simulation and Physical Simulation of Sea Wave Groups

- Based on field wave data, an empirical formula of wave envelope spectrum is given in this paper. Then the methods of both numerical and physical simulation of sea wave groups with the given spectrum and groupiness parameters are suggested.     

多普勒雷达资料同化在台风“桑美”预报中的应用研究

本文以2006年超强台风"桑美"为个例,考察了同化雷达径向风观测资料对台风初始场和预报场的改进作用。首先对沿海新一代多普勒天气雷达的径向风观测资料进行了去噪音、退模糊等一系列的质量控制,进一步利用美国国家大气研究中心开发的中尺度数值模式WRFV3.5及其三维变分同化系统WRF-3DVAR,每30min循环同化雷达径向风观测资料。结果表明:同化多普勒雷达径向风观测资料后,对台风在模式中的初始位置进行了很好的修正,同时对台风区的动力和热力结构均有较好的调整。两组同化试验对于台风的路径、强度、降水等预报要优于控制试验,并且对背景误差协方差尺度化因子优化调整可以更有效地吸收雷达观测资料并提供更多的中小尺度信息。     

A New Wetting and Drying Method for Moving Boundary in Shallow Water Flow Models

To deal with the moving boundary hydrodynamic problems of the tidal flats in shallow water flow models, a new wetting and drying (WD) method is proposed. In the new method, a “predicted water depth” is evaluated explicitly based on the simplified shallow water equations and used to determine the status (wet or dry) together with the direction of flow. Compared with previous WD method, besides the water elevation, more factors, such as the flow velocity and the surface shear stress, are taken into account in the new method to determine the moving boundary. In addition, a formula is deduced to determine the threshold, as critical water depth, which needs to be preset before simulations. The new WD method is tested with five cases including three 1D ones and two 2D ones. The results show that the new WD method can simulate the wetting and drying process, in both typical and practical cases, with smooth manner and achieves effective estimation of the retention volume at shallow water body.     

A New Wetting and Drying Method for Moving Boundary in Shallow Water Flow Models

To deal with the moving boundary hydrodynamic problems of the tidal flats in shallow water flow models,a new wetting and drying (WD) method is proposed.In the new method,a "predicted water depth" is evaluated explicitly based on the simplified shallow water equations and used to determine the status (wet or dry) together with the direction of flow.Compared with previous WD method,besides the water elevation,more factors,such as the flow velocity and the surface shear stress,are taken into account in the new method to determine the moving boundary.In addition,a formula is deduced to determine the threshold,as critical water depth,which needs to be preset before simulations.The new WD method is tested with five cases including three 1D ones and two 2D ones.The results show that the new WD method can simulate the wetting and drying process,in both typical and practical cases,with smooth manner and achieves effective estimation of the retention volume at shallow water body.     

Refraction-Diffraction Mathematical Model for Waves With Lateral Energy Transmission Mechanism and Its Verification

To solve problems concerning wave elements and wave propagation, an effective way is the wave energy balance equation, which is widely applied in oceanography and ocean dynamics for its simple computation. The present papaer advances wave energy balance equations considering lateral energy transmission and energy loss as the governing equation for the study of wave refraction-diffraction. For the mathematical model, numerical simulation is made by means of difference method, and the result is verified with two examples.     

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。     

港内波浪要素计算方法研究

为分析不同计算方法在推算港内波要素中的适用性,分别采用JTS 145-2-2013《海港水文规范》计算方法和数学模型计算方法计算了防波堤为单突堤、双突堤和岛式堤三种典型布置型式的港内波浪.将计算结果与物理模型试验结果进行了对比,分析了不同布置型式时3种方法得到的结果之间的差异性,给出了在计算不同防波堤布置型式下的港内波浪要素时上述3种方法的适用程度.