海浪同化预报模型理论基础

将共轭变分同化方法应用于LAGFD－WAM海浪数值模式，导出了海浪谱能量平衡方程的共轭方程以及风输入、破碎、底摩擦、波波非线性相互作用和波流相互作用的相庆共轭源函数，建立了海浪同化模型，数值计算仍采用特征线嵌入计算格式，为合成孔径雷达波谱反演资料和卫星高度计有效波高资料同化奠定理论基础。     

An Explicit High Resolution Scheme for Nonlinear Shallow Water Equations

The present study develops a numerical model of the two-dimensional fully nonlinear shallow water equations （NSWE） for the wave run-up on a beach. The finite volume method （FVM） is used to solve the equations, and a second-order explicit scheme is developed to improve the computation efficiency. The numerical fluxes are obtained by the two dimensional Roe＇ s flux function to overcome the errors caused by the use of one dimensional fluxes in dimension splitting methods. The high-resolution Godunov-type TVD upwind scheme is employed and a second-order accuracy is achieved based on monotonic upstream schemes for conservation laws （MUSCL） variable extrapolation; a nonlinear limiter is applied to prevent unwanted spurious oscillation. A simple but efficient technique is adopted to deal with the moving shoreline boundary. The verification of the solution technique is carried out by comparing the model output with documented results and it shows that the solution technique is robust.     

渤海海冰热力过程处理

针对渤海海冰的生消漂移规律,以及对海冰数值模式延长预报时间、增强预报时效的要求,本文推导了与之相适应的海冰热力学过程的数学描述。并在考虑海冰中短期变化规律的基础上,对太阳短波辐射、净长波辐射及海洋热通量,提出以日平均量代替一个时间步长内的平均来进行处理的方法。个例研究表明该方法有较好的模拟能力,这为海冰数值预报延长预报时效提供了有效的保障。     

一族可积孤子方程的Darboux变换与类孤子解

本文利用新的等谱特征值问题 ,首先为 1类耦合的非线性演化方程建立了 1个具有多个参数的 N-波 Darboux变换。通过约化 ,得到了 1族可积孤子方程的 Darboux变换。作为应用 ,获得了该孤子方程的类孤子解 ,并借助 Mathematica软件画出了其中 1个新解的图形     

Torsionally Coupled Response Control of Offshore Platform Structures Using Circular Tuned Liquid Column Dampers

In this paper, the control performance is investigated of Circular Tuned Liquid Column Dampers (CTLCD) over torsional response of offshore platform structures excited by ground motions. Based on the equation of motion for the CTLCD-structure system, the optimal control parameters of CTLCD are given through some derivations on the supposition that the ground motion is a stochastic process. The influence of systematic parameters on the equivalent damping ratio of the structures is analyzed with purely torsional vibration and translational-torsional coupled vibration, respectively, The results show that the Circular Tuned Liquid Column Damper (CTLCD) is an effective torsional response control device.     

河口冲淡水运动理论模式及数值应用——(Ⅰ)理论模式

建立一双层驱动机制的河口口门正、负流量通量的定常河口冲淡水模式,引入摄动展开和流函数,得到了不同阶的泊松型流函数方程组。计算表明:在线性、对数函数型渐倾海底底形情况下,河口冲淡水呈双向分叉运动:一股水体沿右岸运动;另一股水体独立地在河口左方水域伸展(北半球,面向海洋)。并将本文结论与黄河口、Tsugarn海峡东端出口和Columbia河口所观测到的现象进行比较。     

潮流场数学方程交错分区并行计算方法研究

文章对潮流场数学方程进行可并行性方法研究。分析了两种可并行实现的方法，并对两种可并行化的方法可行性进行分析。最后采用虚拟区域分解法对问题进行了实现，并利用串行计算的结果对并行计算的结果进行了验证。     

用一维水力学方程求取泻湖水位及潮汐汊道断面流速——以海南陵水新村港为例

本文通过一维水力学运动方程及连续性方程,得出一个反映泻湖水位变化的二阶非线性有阻尼的强迫振动方程,采用龙格-库特四步格式进行求解,并以海南陵水新村港为例,计算了泻湖水位及潮汐汊道的断面流速.研究结果表明:(1)一维水力学方程可容易地求得泻湖-潮汐汊道体系中泻湖内的水位及汊道的断面流速,计算简单快捷.(2)一维水力学方程可分析潮汐汊道体系中的一些基本现象.如潮汐汊道对潮波的"过滤器"特征;由于泻湖-潮汐汊道体系的阻尼系数较大所导致的潮波自外向泻湖传播时衰减剧烈;径流对泻湖水位及汊道流速产生有利于落潮优势的影响;风可使泻湖水位抬升或下降等.(3)无论是否考虑泻湖与潮汐汊道面积随水位的变化,一维水力学方程都具有相当大的缺陷.由于其不能反映泻湖内地形的空间变化,也不能解决漫滩与归槽等过程,在外海潮波无次生波的情况下,它本身不能产生次生潮波,因而不能正确地反映潮汐汊道体系的涨落潮历时与流速不对称,从而不能分析泥沙的净输运及潮汐汊道的稳定性问题.(4)新村港泻湖-潮汐汊道体系中潮汐汊道的断面面积大小对整个体系的稳定性及演变趋势起着控制作用.     

一个台风海面风场的数值模式及其后报检验

本文建立了一个用于台风海面风场后报的数值模式,并给出了用于实际台风海面风场后报时求解上述模式的全过程,首先根据边界层风速垂直分布特点,对贴地面摩擦应力使用平均风进行参数化,进而导出边界层平均风动力学方程,对上述动力学方程积分到一准稳态,得到边界层平均风分布;再使用Monin-Obkhov相似理论,将平均风换算到10m高度,从而得到10m高度风场.对3个台风过程,给出了10m高度风场和浪场的数值后报结果.海浪同实测的结果比较表明,该风场模式的结果在实测点的后报风与实测风较一致,两者相关系数为0.95左右,台风影响测点时,极值误差均在2m/s以内,平均误差范围约10%;后报风向与实测风向的平均绝对值误差为20°,将该后报风场模式用于海浪数值后报也得到了满意的结果,后报波高与实测波高的相关系数约为0.95,最大有效波高和跨零周期的实测值与后报值相差符合得很好.这些结果均表明本文提出的风场模式是合理的,并且适用于强海况的数值计算.     

波浪的非线性显式弥散关系

波浪的非线性弥散关系在应用于求解波浪的变形问题时很不方便，需要与含非线性效应的缓坡方程一起进行迭代运算，往往导致数值计算的计算量太大，计算过于复杂。采用显式形式表达非线性弥散关系，可以克服上述缺点，大为简化波浪变形数值计算的计算量。本文通过将现有的非线性弥散关系进行分析比较，给出了一个更为一般的非线性弥散关系及其显式表达式，经比较可知，该显式弥散关系与相对应非线性弥散关系吻合的很好。本文最后用该显式结合含弱非线性效应的缓坡方程，对复式浅滩地形上的波浪折射绕射进行了计算。结果表明，考虑弱非线性可以得出与实验数据更为相符的结果，而采用显式弥散关系可以有效提高计算效率,在波浪的非线性计算中不失为一种切实有效的方法。