渤海三维海洋温度和海流数值预报

"十·五"期间,我国开展了三维海洋温度和海流数值预报的业务化研究工作.经过3年的努力,渤海三维海洋温度和海流数值预报系统研制完成,并于2003年10月,开始试预报.本文对该预报系统以及运行情况进行了介绍,并分析了所存在的问题和发展方向.     

多波束数据的海底数字地形模型构建

提出大批量多格式原始多波束数据的DTM构建方法，以满足大区域、大比例尺海底地形制图的需要。在多种格式原始多波束数据接口和系统内部标准数据结构的基础上，通过对数据文件、数据种类和数据运算量的有效组织管理，实施边读入、边权重配赋的网格插值，分析了高斯、指数和距离平方反比权重函数的适用性，及最小值、最大值和平均值的实用性。在权重配赋网格插值基础上，提出分形fBM和张力样条配合使用的方程式插值方法，保证DTM数据的有效外延和地形分辨。整套算法效率高，并能有效保证DTM的精度，对存储在外部介质的数据遍历一次即可完成网格插值。     

三维城市模型及其显示技术

三维城市模型把城市各种人工与自然地物表示成依比例和透视关系搭建的三维模型，在计算机上建立类似于缩微城区模型的效果图，以三维立体的形式展现城市的视景图像。从数据源、显示技术和应用领域等方面讨论三维城市模型的设计和应用，并对实现快速构模的方法进行了研究。     

沿海地区城市发展及地面沉降的系统控制

本文运用系统工程原理,系统论述了地下水合理开发、管理和地面沉降系统控制,这对沿海地区地面沉降控制起到重要的作用。     

盐场高度分层下的三维斜压数值模拟

采用基于Backhaus的三维斜压模式计算珠江口水动力特性。改进了原模式的盐度差分格式和方程，采用二阶精度差分格式并引入了物理扩散项。改进后盐度差分方程较好地反映珠江口盐度成层现象。本文给出了两个点的水位数值模拟与实测值的对比，给出了包含8个口门珠江口的计算潮流场及盐场，讨论了盐度高度成层条件下珠江河口水动力特性。     

三维斜压模式对冬季南海环流的数值计算

用一个三维、自由表面、原始方程模式对南海环流进行了计算.计算结果表明:黑潮在巴士海峡以西呈一反气旋弯曲流动路径,有一相对高温高盐的水舌从巴士海峡伸入南海,表明有部分黑潮水侵入南海.冬季南海的一些观测事实在模式结果里得到了很好的反映,像冬季逆风向东北方向流动的“南海暖流”和一些中尺度涡旋.同时还分析了巴士海峡沿120.75°E断面的流速和盐度的垂直结构,并同观测结果进行了比较.根据模式结果,我们还进一步讨论了“南海暖流”的形成和驱动机制.     

正压浅海湍流运动的雷诺应力封闭模型

根据湍流封闭理论,建立一种适用于正压浅海湍流运动的雷诺应力封闭模型(RSM),以代替目前三维浅海动力学模型中普遍采用的湍粘性系数的传统假设。通过直接建立并模化f—平面上正压海洋的雷诺应力传输方程,分别得到的微分形式和代数形式的RSM方程组。并讨论了进行数值计算所需要的边界条件。利用该模型可以进一步研究浅海潮流、风暴潮流及风海流等浅海流动的三维结构和湍流特性。     

北部湾三维潮流场数值研究(英文)

本文对北部湾三维潮波进行了数值研究,并将所得结果与现有观测资料作了比较。通过比较发现两者相当一致。文中还绘制了M_2和K_1分潮的同潮图,并对其作了讨论。可以断定,北部湾的日潮优势是由日潮共振所引起的。M_2和K_1分潮流的水平分布表明,强流区位于它们各自的蜕化无潮点附近。还讨论了分潮流的铅直结构,可以看出这种结构十分接近实际分潮流场的特征。     

Numerical Study on Instantaneous Discharge of Unsorted Particle Cloud in Cross Flow

The mixing characteristics of particles such as dredged sediment of variable size discharged into cross flow are studied by a 3D numerical model, which is developed to model the particle-fluid two-phase flow. The Eulerian method with the modified k-ε parameterization of turbulence for the fluid phase is used to solve fluid phase, while a Lagrangian method for the solid phase (particles), both the processes are coupled through the momentum sources. In the model the wake turbulence induced by particles has been included as additional source term in the k-ε model; and the variable drift velocities of the particles are treated efficiently by the Lagrangian method in which the particles are tracked explicitly and the diffusion process is approximated by a random walk model. The hydrodynamic behavior of dumping a cloud of particles is governed by the total buoyancy of the cloud, the drag force on each particle and the velocity of cross-flow. The computed results show a roughly linear relationship between the displacement of the frontal position and the longitudinal width of the particle cloud. The particle size in the cloud and the velocity of cross flow dominate the flow behavior. The computed results are compared with the results of laboratory experiments and satisfactory agreement is obtained.