曲线坐标系下准三维近岸流模型在渤海风暴潮数值模拟中的应用

发布时间：2020-07-22 05:53

【摘要】： 风暴潮是来自海上的一种巨大的自然界灾害现象,它若和通常的天文潮,特别是天文大潮、高潮阶段叠加,往往会使其影响所及的海域水位暴涨,乃至海水浸溢内陆,酿成巨灾。 本文以准三维近岸流模型(SHORECIRC)为基础,该模型考虑了流速的垂向分布影响,并通过辐射应力机制与REF/DIF1(联合折/绕射)波浪模型耦合,但只适用于直角笛卡儿坐标系,采用直角网格,限制了该模型在具有复杂地形和海岸边界的海域中的应用。 本文首先通过几个实验,验证了该模型在沿岸流和裂流数值模拟中的准确性,并对相关影响因素作了分析;接着在准三维近岸流方程基础上,采用一般坐标转换的方法,将该模型转换为曲线坐标系下的准三维近岸流模型,基于Brackbill(1982)的自适应网格生成方法,设计了边界适应曲线网格;在各网格点,定义了不同的点型,以区分不同边界条件;并在该模型基础上设计了简单实用的渤海海域天文潮预报系统;进而引入了台风风场、表面风应力计算公式,以及考虑天文潮和风暴潮之间非线性作用的开边界水位,为风暴潮预报进行计算设置;并采用两层嵌套方法,将其应用到2003年、2004年渤海的两次风暴潮数值模拟(后报)中,将水位过程计算结果与黄骅港验潮站实测水位进行了对比,结果表明:模拟计算水位与实测水位趋势一致,说明了该模型可以用于天文潮以及风暴潮增水预报。 此外,还分析了涨、落潮时的流场,潮流的垂向结构,考虑天文潮与风暴潮非线性相互作用对风暴增水模拟的影响,以及底摩阻对潮位和流速的影响。并结合2003年风暴潮的模拟结果,指出了影响模拟精度的相关因素,如地形、边界条件和风场的精度,同时也指出了本模型尤其是波浪模型,在模拟大风过程的一些不足之处。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P731.23
【图文】：

波-流相互作用下底部剪切应力计算

天津大学硕士学位论文 第二章 曲线坐标系下准三维近岸流数学模型的速度之间的夹角，其定义见图 2-2。我们定义：bb,αV = V（2-67）图 2-3、图 2-4 分别显示了1β 、2β 和0Vub之间的对应关系。程序里，我们把1β 和2β 近似成一条符合式（2-65）和式（2-66）的简单曲线。图2-2 波-流相互作用下底部剪切应力计算

天津大学硕士学位论文 第二章 曲线坐标系下准三维近岸流数学模型的速度之间的夹角，其定义见图 2-2。我们定义：bb,αV = V（2-67）图 2-3、图 2-4 分别显示了1β 、2β 和0Vub之间的对应关系。程序里，我们把1β 和2β 近似成一条符合式（2-65）和式（2-66）的简单曲线。图2-2 波-流相互作用下底部剪切应力计算

【引证文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 于亮;考虑波流耦合作用的渤海湾风暴潮三维数值模拟[D];天津大学;2010年

本文编号：2765415