胶州湾泛亚码头疏浚方案优选及悬浮物影响预测

采用有限元分步杂交方法,在已建潮流场的基础上,建立了胶州湾疏浚物悬浮泥沙的二维输运-扩散模型,并应用于胶州湾前湾港区泛亚码头工程疏浚区的疏浚物输运扩散的数值模拟预测。根据预测结果分析了泛亚码头疏浚区施工期间悬浮泥沙对附近海域水环境和生态环境的影响,并对不同的疏浚方案进行了优选。     

经典选权迭代法研究与两步抗差估计的提出

随着权函数的不同出现了不同的抗差估计方法,相应不同的抗差估计方法在一定程度上存在着不足或者缺陷。详细地论述了几种经典的选权迭代抗差估计方法的不足,并从理论出发,提出了两步抗差方案。     

A Compact Explicit Difference Scheme of High Accuracy for Extended Boussinesq Equations

Presented here is a compact explicit difference scheme of high accuracy for solving the extended Boussinesq equations.For time discretization,a three-stage explicit Runge-Kutta method with TVD property is used at predicting stage,a cubic spline function is adopted at correcting stage,which made the time discretization accuracy up to fourth order;For spatial discretization,a three-point explicit compact difference scheme with arbitrary order accuracy is employed.The extended Boussinesq equations derived by Beji and Nadaoka are solved by the proposed scheme.The numerical results agree well with the experimental data.At the same time,the comparisons of the two numerical results between the present scheme and low accuracy difference method are made,which further show the necessity of using high accuracy scheme to solve the extended Boussinesq equations.As a valid sample,the wave propagation on the rectangular step is formulated by the present scheme,the modelled results are in better agreement with the experimental data than those of Kittitanasuan.     

Application of a BEM time stepping algorithm in understanding complex unsteady propulsion hydrodynamic phenomena

We solve the problem of unsteady potential flow around a system of arbitrarily moving rigid or flexible, lifting or non-lifting bodies, in an infinite fluid free of distributed vorticity. For the solution we use a time stepping algorithm and a potential based formulation of the corresponding free BVP. Nonlinear free shear layer dynamics are included in our modeling. This is a major innovation in treating complex unsteady propulsion problems since no simplifying assumptions (like that of a helicoidal wake) are used regarding the wake model. Bilinear quadrilateral elements are used to describe body and shear layer geometry at each time t. Three types of Kutta conditions can be alternatively applied for the determination of the shed vorticity from lifting bodies. The theoretical and numerical aspects of the method are presented followed by a number of applications, elucidating the qualitative and quantitative physical characteristics of a number of complex unsteady propulsion problems.     

胶州湾海域水质预测

在已建潮流模型的基础上,用ADI法建立了胶州湾扩大域变动边界的平流—扩散输运模型,以COD为指示因子,预测了胶州湾海域1995年、2000年的水质、青岛环海公路海上段、沧口区北半部污水截流、北水南调、集中排放以及胶州湾西部经济开发对海域水质的影响等。为青岛市环保部门制定环保规划提供决策依据。     

三维抛物方程Douglas交替方向隐格式的稳定性和收敛性

作者研究三维变系数抛物方程 Douglas交替方向隐格式的稳定性和收敛性。采用 H1能量估计方法 ,证明格式按离散 H1范数是绝对稳定的 ,并且收敛阶为 O(Δ t2 + h2 )     

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算

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垂直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,水平扩散采用显格式,垂直扩散采用隐格式。时间步长主要受平流过程的Courant-Friedrichs-Lewy条件限制。垂直涡动粘性系数计算依据Prandtl混合长度理论,并考虑了海水层化的抑制作用,因而其数值与流场及密度场结构有关。温度、盐度及垂直涡动粘性系数的计算与动力方程中内模态的计算同步进行。应用本模式模拟渤、黄、东海由潮流、密度流和风海流迭加而成的综合海流,得出了良好的结果。     

无结构网格二维河口海岸水动力数值模式的建立及其应用

为完全拟合河口近海复杂岸线和工程结构以及有效局部加密,设计并建立了一个无结构三角形网格二维河口海岸水动力数值模式。空间离散主要基于有限体积法以保证守恒性,时间积分采用预估修正法以提高精度。水位在三角形网格中心通过连续方程求解;水平x方向和y方向的流速U和V均在网格边中点上通过动量方程求解。流速平流项的求解中采用了TVD格式。TVD流速平流通量为一个一阶迎风格式通量和一个二阶格式通量的组合,一阶格式通量和二阶格式通量根据流速的局部分布情况得出配比,最终组合得到TVD通量。TVD格式具有低耗散和无频散的优点,提高了模式的稳定性。应用实测资料验证建立的模式,结果显示水位、流速和流向的计算值与实测值均符合良好。     

斜坡式防波护岸断面形式的实验研究

从某一大型工程中的邻海区域江堤加固工程的各种方案比较出发,分析讨论了这类工程结构形式受波浪作用的情况及结构物设计中方案比选的有关问题。     

流速逆变张量隐式求解方法及其在航道港池流场计算中的应用

运用高分辨率的边界适应网格进行流体动力学数值计算时,如何提高计算稳定性和减少计算量成为数值求解的关键性问题.在非正交的边界适应坐标系中,每个动量方程中同时出现了两个交叉方向的水位偏导数项,给隐式求解带来困难,而显式格式下的时间步长由于受与空间步长有关的Courant-Friedrichs-Lewy条件限制,计算量成倍增加.本文从广义曲线坐标系下浅海动力学方程组出发,导出了流速的逆变张量所满足的动量方程组,使方程中的水位偏导数项变成了沿某一协变基向量方向占优的形式,方便地采用了交替方向隐式差分格式,从而提高了计算稳定性并减小了计算量.本文通过对澳门海域航道和港池中流场的计算,证实了该模式是一种进行高分辩率数值计算的有效方法.