波流实时耦合模式的建立及应用

发布时间：2020-04-25 06:30

【摘要】：波浪和水流是近岸水域的主要动力因素,且它们之间存在复杂的相互作用,因此,近岸波浪和水流的模拟需要合理考虑二者的耦合作用。本文借助MCT(the Model Coupling Toolkit)耦合器,基于第三代海浪模式SWAN和三维非结构化网格的FVCOM水动力模式,建立了考虑波流相互作用的波流实时耦合模式,并应用于理想和实际算例。本文的主要内容及结论为： 1.借助MCT耦合器,基于SWAN和FVCOM建立波流实时耦合模式,实现了非结构化网格之间的数据传递。该模式由SWAN提供波要素,FVCOM提供水位和流速,实时交换变量,考虑了波流相互作用。 2.本文将波流实时耦合模式应用于潮汐通道理想算例,并按实时耦合、离线耦合模式分别对该算例进行了模拟,分析了波流相互作用下波浪场及流场的变化规律。结果表明,波浪受潮流的作用较明显,在周期性潮流作用下波浪也会随之产生周期性变化。此外,对实时与离线耦合模式的计算效率比较结果表明,实时耦合模式的计算时间小于离线耦合模式。 3.本文还将波流实时耦合模式应用于2007年“韦帕”台风过程的波浪场及流场模拟,基于实测资料对模型进行了验证,并对台风过程的潮流场进行了分析。结果表明,波流实时耦合模式能够较好地模拟台风期间连云港海域附近的水动力现象。此外,“韦帕”台风期间,波浪和流场受旋转台风影响均出现旋转特性,风应力和波浪辐射应力对表层流场产生明显影响,风场影响最为显著,波浪辐射应力使连云港海域沿岸流发生一定程度的增大。
【图文】：

示了结构化网格的区域分解，图中编号代表矩形网数为 24 的矩形网格，该网格有四行六列，共分配两或纵向分段的方式，就可以将区域进行分解为两段的方式，即 TILE0 和 TILE1。GlobalSegmap 通过记对数据进行存储。TILE0 有三个头部结点，分别是长度的值均为 4。TILE1 的结构亦然，，头部分别是三个长度的值也为 4。

记录头部和长度的方式，就可以将矩形网格的结点信息清构化网格不同，FVCOM 采用的是 METIS[73]库对水平区TIS 库分割的原则是：每个分区所包含的单元数尽量相等度尽量小[74]。按照该规则分割后，FVCOM 分区中的网格候是不连续的，如图 3-2 所示。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TV139.2;P731.2

【参考文献】

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1 冯卫兵 ,洪广文;Numerical Modeling of Wave Diffraction-Refraction in Water of Varying Current and Topography[J];China Ocean Engineering;2000年01期

2 朱益民;杨修群;俞永强;赵珊珊;孙旭光;谭言科;;FGOALS＿g快速耦合模式模拟的北太平洋年代际变率[J];地球物理学报;2008年01期

3 赵宗浩;;水流对波浪要素影响研究概况[J];海岸工程;1983年02期

4 陈华伟;葛建忠;丁平兴;;波浪对台风风暴潮过程的影响分析[J];华东师范大学学报(自然科学版);2010年04期

5 尹宝树,王涛,侯一筠,程明华,范顺庭,苏京志,M.I.ElSabh;渤海波浪和潮汐风暴潮相互作用对波浪影响的数值研究[J];海洋与湖沼;2001年01期

6 林祥,尹宝树,侯一筠,苏京志,程明华;辐射应力在黄河三角洲近岸波浪和潮汐风暴潮相互作用中的影响[J];海洋与湖沼;2002年06期

7 游性恬;海-气相互作用概述[J];海洋预报;1991年04期

8 关皓;周林;史尧;宿兴涛;;利用jason-1资料验证区域海气耦合模式模拟台风浪的有效性[J];海洋预报;2009年01期

9 孙一妹;费建芳;程小平;黄小刚;;WRF_ROMS-1.2中尺度海气耦合模式简介[J];海洋预报;2010年02期

10 邹立维;周天军;;一个区域海气耦合模式的发展及其在西北太平洋季风区的性能检验:不同大气分量的影响[J];中国科学:地球科学;2012年04期

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1 臧士文;基于FVCOM模型的二维海上溢油数值模拟研究[D];大连理工大学;2011年

2 刘永玲;海浪与风暴潮相互作用对风暴潮影响的数值研究[D];中国海洋大学;2007年

本文编号：2639919