波流环境中射流的大涡数值模拟

采用大涡模拟方法(LES)对波流环境中的垂向圆管射流进行了数值模拟。出口边界采用人工海绵层加零梯度条件以减小数值反射,且保证自由出流;入口边界分别采用线性叠加和非线性叠加的波流边界条件,通过与物理实验数据对比发现,采用非线性叠加的边界条件时模拟精度更高。数模结果表明,在波浪和水流共同作用下,射流体上部出现了较为明显的"水团"现象,射流平均速度矢量较纯流环境中更靠近底床,这与前期实验观察的结果一致。     

磨刀门拦门沙区域枯季波流共同作用近底切应力和泥沙运动研究

On the basis of the measurement data pertaining to waves, current, and sediment in February 2012 in the mouth bar of the Modaomen Estuary, the Soulsby formulae with an iterative method are applied to calculating bottom shear stresses （BSS） and their effect on a sediment resuspension. Swell induced BSS have been found to be the most important part of the BSS. In this study, the correlation coefficient between a wavecurrent shear stress and SSC is 0.86, and that between current shear stresses and SSC is only 0.40. The peaks of the SSC are consistent with the height and the BSS of the swell. The swell is the main mechanism for the sediment re-suspension, and the tidal current effect on sediment re-suspension is small. The peaks of the SSC are centered on the high tidal level, and the flood tide enhances the wave shear stresses and the SSC near the bottom. The critical shear stress for sediment re-suspension at the observation station is between 0.20 and 0.30 N/m2. Tidal currents are too weak to stir up the bottom sediment into the flow, but a WCI （wave-current interaction） is strong enough to re-suspend the coarse sediment.     

人工岬角和海滩养护下泥沙输运与海床演变

实施人工岬角和海滩养护的软硬措施相结合的方法是探索解决海滩侵蚀问题的新举措之一。基于验证良好的水动力模型建立了泥沙输运和海床演变模型,对秦皇岛市新开河口至南山岸线海滩经整治修复工程实施后的泥沙输运和海床演变规律进行模拟分析。结果表明:大潮与常浪耦合作用下,研究区域周围海域流速整体上落急时刻大于涨急时刻,沙坝掩护水域的流速较弱,波浪在沙坝处增强并在沙坝后破碎并减弱;在沙坝处出现高悬沙浓度区域,悬沙浓度分布主要由底床切应力控制,部分受水动力影响。大潮与强浪耦合作用下,在沙坝处出现远大于常浪时的增强水流(波生流),方向与强浪向一致,波浪在沙坝处已破碎且沙坝对强浪的削减效率大于常浪;与常浪作用下不同,悬沙浓度场在强浪作用下沙坝处没有出现明显的高浓度区域。波流耦合作用下,人工岬角单独存在时护岸效果有限,工程实施后在人工岬角和人工沙坝的配合下,沙坝处侵蚀而沙坝后侧掩护区域淤积,沙坝起到了有效养护海滩的作用。     

波流组合作用下SPAR平台垂荡-纵摇耦合运动研究

探讨SPAR平台在波流组合作用下的运动响应机理。运用Matlab程序分析了SPAR平台产生内共振的运动过程,运用刚体动力学理论建立了平台垂荡-纵摇耦合方程,对波流共同作用下Spar平台的垂荡、纵摇运动进行数值模拟,结果表明:流的加入对于内共振的影响并不明显;同时采用AQWA软件研究了流的加入对于纵荡二阶慢漂力的影响,研究发现,当波流同向时能大大增加Spar平台的纵荡运动,而波流反向时却能明显削弱纵荡运动。本文研究成果对于指导深海浮式结构设计开发具有一定的理论借鉴作用。     

大气中的波流相互作用研究进展

简要回顾了近年来关于波动同纬向平均流相互作用的研究进展,重点讨论了E-P通量和波作用守恒理论的研究进展,同时,还介绍了波流作用稳定性问题的理论研究动态。     

热带对流活动与低频波流相互作用

利用ＥＣＭＷＦ客观分析资料，使用Ｂａｔｔｅｒｗｏｒｔｈ带通滤波技术，应用诊断分析的方法研究了１９８３／１９８４和１９８６／１９８７两年冬季中纬度地区低频波流间的相互作用特征，强调了热带地区对流活动的差异对于这种相互作用的重要影响。     

台风莫拉克动力结构的高分辨率数值模拟及诊断分析

本文利用中尺度非静力数值模式WRF对2009年8号台风莫拉克进行了高分辨率数值模拟,模拟过程采用三重嵌套,最高分辨率为2 km,共积分72 h(3 d).对实际观测资料与模式模拟结果进行了细致对比和验证分析,结果表明,“莫拉克”台风的发展演变以及登陆过程得到了较好模拟再现,模拟的台风路径与观测路径较为一致,同时“莫拉克”台风的强度演变过程以及主要的雷达回波特征也有较好再现.利用物理量广义波作用密度因子对“莫拉克”引发的暴雨过程进行诊断分析,结果表明,波作用密度的异常值区始终伴随着降水区的发展而起伏变化,两者在水平分布和时间演变趋势上都较为相似,表明“莫拉克”台风降水活动受波动影响明显,广义波作用密度能够综合表征莫拉克台风降水系统动力场和热力场扰动的典型垂直结构,对强降水落区有较好的指示作用.     

波流信号交叉谱估计方法比较

本文利用风浪实验数据,采用Welch、MTM、MVDR等方法估计了波面位移和铅直流速的凝聚谱,以期得到适合于波流信号的交叉谱估计方法。数据分析结果表明,三种方法给出的凝聚谱估计在以谱峰频率为中心的较宽频段上基本一致,均高于临界值,表明波流信号在主导波频段上存在显著的相关性;在高频段,MVDR方法估计存在一个类似单谱的指数衰减趋势,而另外两种方法的估计值持续高于临界值。数值模拟结果亦表明MVDR方法有更强的相关信号识别能力和频率分辨能力,且不易出现伪峰,因而估计结果更加可靠。     

近岸区波浪场数值模拟的研究与进展

地国内外近年来近岸波浪场数值模拟的几个主要计算模式的研究和进展概况进行了较为系统的阐述,首先对工程实际中经常使用的线性模型和非线性模型的发展,包括其范围、求解途径等方面进行了评述;然后,在论述波浪共存时波、流场耦合计算的基础上,重点总结了在近岸区存在流场时的模拟方法,最后指出了几个可能的可能趋势。     

北半球夏季急流遥相关：进展与展望

急流遥相关是沿急流波导传播的准静止行星尺度波列,在大气环流的维持和演变中有重要作用,其异常活动常伴随极端天气气候事件的发生。研究急流遥相关在不同时间尺度的变异特征和机理不仅可以加深对大气环流变化规律的理解,还可以为相应时间尺度上的天气预报、气候预测乃至气候预估提供科学依据。根据波导的性质,北半球夏季的急流波导可以分为以正压效应为主要维持机制的副热带急流波导和以斜压效应为维持机制的极锋急流波导。本文聚焦夏季急流遥相关活动最为活跃的欧亚大陆地区,在回顾急流遥相关理论的基础上,简要总结了近年来关于夏季副热带急流遥相关和极锋急流遥相关的形成条件、动力机制、气候影响和未来变化的研究进展,并展望了一些未来值得继续深入研究的问题。