基于不同台风场模型的南海风、浪的数值模拟研究

发布时间：2017-12-20 07:29

  本文关键词：基于不同台风场模型的南海风、浪的数值模拟研究　出处：《大连海洋大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：台风是一种极具破坏性的灾害性海洋天气系统,台风过程中的大风、巨浪给海上航运交通、海产养殖业、海洋工程和近岸建筑带来巨大威胁,使沿海地区遭受较大的经济损失,同时也影响地区经济的可持续发展。因此,有效模拟、预报台风和台风浪对评估沿海地区可能遭受台风、台风浪灾害的影响范围和程度,对合理经济规划、有效防灾减灾以及工程结构的防灾设计具有重要意义。台风场模型的可靠性是目前影响台风、台风浪数值预报与数值后报精度的重要因素之一。本文选用四种梯度风场模型,对影响风场模型的参数进行了对比分析并将模拟结果与实测风速对比,验证梯度风场模型对南海台风模拟的有效性。与测点风速的对比表明,Holland梯度风场模型,由于考虑了适应台风强度变化的结构参数b,模拟精度最高。为进一步验证台风场模拟的有效性,用所得风场驱动第三代海浪模式SWAN。将模拟结果与实测数据进行对比分析,发现SWAN模式选择合适的控制参数可适应复杂的南海环境;并得出以Holland风场作为驱动风场,模拟值与实测值拟合较好的结论。进一步验证了Holland风场模型在南海台风、台风浪数值模拟中具有较好的适用性。梯度风模型对台风场做了一定的近似,且未考虑台风场的非对称性、边界层摩擦效应等可能引起的模拟误差。因此,本文提出了边界层台风场动力分析的有限元模型。该模型属于定常动力学模型,基于欧拉坐标,考虑了边界层台风场的科氏力、摩擦力效应。计算域以移动的台风中心为坐标原点,建立随台风移动的动直角坐标系,用伽辽金法离散边界层台风场动力方程各项,得到该动力方程的非线性方程组。可以求解得到某一时刻的台风场风速分布。初步验证了用有限元方法求解边界层台风场动力方程的可行性。
【学位授予单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P732;P731.22

【参考文献】

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本文编号：1311266