基于波动方程时空解耦显式算法的快速海啸传播数值模型

发布时间：2021-02-07 23:52

　　随着沿海区域人口不断增加，越来越多的海边建筑和交通基础设施拉近了海洋与人类的距离。但是，近些年来海啸灾害的不断发生给沿岸的基础设施带来了严峻的考验。在海啸的作用下下，建筑结构和桥梁都会发生明显的破坏，破坏过程十分复杂。其破坏程度主要取决于海啸的波高，因此如何对海啸的产生、传播和最后的爬高阶段进行高效快速的模拟变得十分必要。高效快速的模拟不仅可以减少沿岸结构的损害，还能更有效的保障沿海地区居民的安全。本文基于COMCOT数值模型，采用一种新的时间和空间解耦的数值算法和新的网格耦合模型对海啸的传播阶段进行模拟。主要研究内容和结论如下：1.介绍了模拟海啸波浪的生成、传播、爬高三个阶段的数值模型COMCOT，给出了模型所采用的数值方法，网格耦合方法，岸边爬高算法，和海啸波浪的产生模型。2.在已有的研究成果和文献资料整理分析的基础上，采用一种基于波动方程精确解且在时间和空间上都解耦的数值算法，将该算法引入到COMCOT中替代原有的改进蛙跳方法，在线性浅水方程的基础上来模拟海啸波浪的传播过程，并推导了以数值色散来模拟真实海啸传播中的物理色散的递推数值算法。3.基于上述算法，提出了一种新的网格耦合模... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

规则网格节点区域图

将上述两种方法进行编程，结合 COMCOT 中海啸的产生机制，编制出的海啸模拟模型。.4.1 海啸的产生机制对于海啸的产生来说，目前主要采用的模型有 Mansinha & Lmylie (1971 Okada(1985)[7]模型，在新的时空解耦的海啸模型中采用的是 Okada 模型面将对该模型进行介绍。Steketee(1958)[60]给出了在同向介质中由一个错位位移1 2 3( , , )j u 产生地位移表达式如下：1( )n j ki i ii i jk kn k ju u uu u v dF (3中jk 为 Kronecker 记号， 和 为 Lame’s 系数，kv 为垂直于场地表面的方向，jiu 为点 1 2 3x , x ,x 由 j 方向的力 F 在第 i 个分量上产生的距离。

必须利用单位时间内波高信息的，再通过双线性插值得到内部网格的垂项速度大的空心点表示外部网格计算信息所处的位置信息所处的位置。小的实心点表示在内部阿瓦信息所处的位置。格上计算出波高和垂项速度的信息，由于不同因此必须按内部和外部网格之间的时间比，在内部和外部网格时间步调一致的目的内部网格的信息后，必须返回到外部网格中，到的波高信息得到外部网格在单位时刻的体积这一时刻内的计算便完成。输出的过程中，首先必须判断要得到的波高位，再由相应的插值得到我们所关心的波高信息算完成后，必须更新计算信息用于下一步的计


本文编号：3023027