拉格朗日余流理论在模型海湾及象山港的应用

发布时间：2021-06-15 14:42

　　由于人类在对浅海资源进行开发和利用的过程中缺乏合理的规划和措施，导致浅海环境遭到了不同程度的污染和破坏，各种生态灾害的频繁爆发已经对浅海生态系统的平衡造成了一定的冲击，同时也对人类社会的可持续发展产生了相当大的阻碍。由于污染物在浅海的长期运移过程取决于该海域内的环流状况，因此对于浅海环流的研究无疑成为解决浅海环境问题的基础。本文利用深度平均的二维潮波数值模型，依据粒子追踪法对模型海湾内由M2分潮诱生的拉格朗日余速度进行计算，通过对基于不同余速度的粒子重追踪结果进行比较，证明了只有拉格朗日余速度能够真实反映物质的长期输运过程，因而其可以作为余流的正确描述方法。本文以特征水位振幅与平均水深之比（以无因次数表示）作为衡量系统非线性效应强度的保守估计量，讨论了逐渐增大的条件下弱非线性下余流解析解的适用性，结果显示当系统满足弱非线性条件时，物质输运速度可以作为拉格朗日余速度的良好近似；然而随着系统非线性效应的不断增强，基于小的摄动展开法不再适用，而且此时拉格朗日余速度对于初始潮位相的依赖性越来越明显，导致了解析解的失效。为进一步对相应的理论研究进行补充，本文分别将科氏效应和二次底摩擦引入了数值模... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 引言
    1.1 浅海余环流研究的重要意义
    1.2 浅海余流的研究历史回顾
        1.2.1 欧拉余流以及欧拉余输运速度
        1.2.2 弱非线性拉格朗日余流及长期输运理论
        1.2.3 一般非线性拉格朗日余流及长期输运理论
    1.3 象山港的自然环境概况及其余流的研究现状
        1.3.1 象山港地理环境概况
        1.3.2 象山港水文环境概况
        1.3.3 象山港余流及长期输运的研究现状
    1.4 本文的主要工作
2. 模型海湾拉格朗日余流的数值计算
    2.1 数值模型配置
        2.1.1 数值模型简介
        2.1.2 控制方程和边界条件
        2.1.3 网格和差分方程
        2.1.4 边界处理
        2.1.5 粒子追踪模块
        2.1.6 模型配置
    2.2 关于几种余速度的讨论
        2.2.1 几种余速度之间的比较
        2.2.2 物质输运速度在一般非线性条件下的适用性
    2.3 关于拉格朗日余流影响因素的讨论
        2.3.1 科氏效应对拉格朗日余流的影响
        2.3.2 拉格朗日余流对不同形式底摩擦的敏感性
    2.4 本章小结
3. 象山港内湾余流结构的分析及其动力学诊断
    3.1 观测数据及其处理方法介绍
        3.1.1 基于近海 GPS-GPRS 漂流轨迹观测系统的表层余流观测
        3.1.2 连续站观测
    3.2 象山港内湾表层余流结构的分析
    3.3 象山港内湾深槽区中下层余流结构的分析及其动力学诊断
        3.3.1 象山港内湾深槽区中下层余流结构
        3.3.2 象山港内湾深槽区中下层余流的动力学诊断
    3.4 本章小结
4. 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
附录 A 弱非线性条件下一阶拉格朗日余涡方程的推导
附录 B 无粘条件下半封闭海湾内拉格朗日余流的推导
参考文献
致谢
个人简历
发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]近海GPS-GPRS漂流轨迹观测系统及应用[J]. 毛新燕,赵亮,徐鹏,江文胜,张平,吴则举.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2013(09)
[2]强潮狭长海湾中垂直涡黏性系数与底拖曳系数的估计[J]. 徐鹏,刘志宇,毛新燕,江文胜.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2013(08)
[3]象山港电厂温排水的实测和数值模拟研究[J]. 苗庆生,周良明,邓兆青.  海岸工程. 2010(04)
[4]象山港三维潮流特性的数值模拟[J]. 朱军政.  水力发电学报. 2009(03)
[5]A Lagrangian mean theory on coastal sea circulation with inter-tidal transports Ⅱ. Numerical Experiments[J]. JU Lian1,JIANG Wensheng1,FENG Shizuo11Key Laboratory of Physical Oceanography of Ministry of Education,Institute of Physical Oceanography,Ocean University of China,Qingdao 266100,China.  Acta Oceanologica Sinica. 2009(01)
[6]A Lagrangian mean theory on coastal sea circulation with inter-tidal transports I.Fundamentals[J]. FENG Shizuo1, JU Lian1, JIANG Wensheng1 1. Key Laboratory of Physical Oceanography of Ministry of Education, Institute of Physical Oceanography, Ocean University of China, Qingdao 266100, China.  Acta Oceanologica Sinica. 2008(06)
[7]渤海夏季底层环流的观测与模拟[J]. 江文胜,吴德星,高会旺.  青岛海洋大学学报(自然科学版). 2002(04)
[8]黑潮水入侵东海陆架及陆架环流的若干现象[J]. 于非,臧家业,郭炳火,胡筱敏.  海洋科学进展. 2002(03)
[9]卫星跟踪浮标和卫星遥感海面高度中的南海涡旋结构[J]. 贺志刚,王东晓,陈举,胡建宇.  热带海洋学报. 2001(01)
[10]象山港盐度分布和水体混合I.盐度分布和环流结构[J]. 董礼先,苏纪兰.  海洋与湖沼. 2000(02)

博士论文
[1]象山港潮及其余流的数值研究[D]. 徐鹏.中国海洋大学 2013
[2]渤海盐度的拉格朗日潮际输运数值研究[D]. 毛新燕.中国海洋大学 2009
[3]一般非线性河口和近海中的环流与长期输运问题的研究及其初步应用[D]. 鞠莲.中国海洋大学 2007



本文编号：3231245