| 【中文题名】 | 风暴潮过程中的波流耦合数值模式研究 |
| 【英文题名】 | A Coupled Wave-Current Numerical Model in the Storm Surge Process |
| 【学科专业】 | 港口、海岸及近海工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-29 |
| 【中关键词】 | 风暴潮,潮汐,风浪,极平缓岸坡,SWAN模型,ADCIRC模型 |
| 【英关键词】 | storm surge,tide,wind wave,very mild slope,SWAN model,ADCIRC model,wave-current coupled model, |
| 【分类导航】 | 天文学、地球科学>海洋学>海洋基础科学>海洋水文学>海洋动力学> |
| 【论文摘要】 |
波浪、潮汐和风暴潮是近岸海域最重要的动力要素,在风暴潮过程中,三者通过不同的机制相互影响,互相制约。只有全面考虑这三者之间的相互作用,才有可能准确地模拟出真实的水动力条件和波浪条件,为进一步研究泥沙及污染物的运动提供条件。基于此,本文建立了一个波浪、潮汐风暴潮耦合数值模式,针对极平缓海岸上的风浪数值模拟及波流耦合数值模拟进行了研究。
为了得到准确的波浪结果,为进一步研究极平缓岸坡上波流相互作用和泥沙运动提供合理的输入条件,本文首先针对SWAN模型的分辨率进行了细致的分析研究,提出了高精度的离散方案。针对极平缓岸坡上SWAN模型的能量耗散计算公式和控制参数,进行了敏感性分析,并结合现场实测资料对参数进行了调整,推荐了一个更适合平缓浅海的参数方案。从验证结果来看,调整参数后的计算方案与实测值吻合较好。
通过引入一个波浪与风暴潮共同作用下的风应力计算公式和底摩擦计算公式,对ADCIRC模型进行了改进,使之能够更合理地描述波浪对潮汐风暴潮的影响。并在此基础上,将之与SWAN风浪模型进行耦合,建立了一个全面考虑波浪与潮汐风暴潮相互作用的波流耦合模型。
采用建立的波流耦合模型,通过两个实... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-8 |
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第一章 绪论 |
8-15 |
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1.1 研究背景和意义 |
8 |
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1.2 相关研究综述 |
8-14 |
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1.2.1 潮汐风暴潮数值模拟综述 |
8-10 |
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1.2.2 波浪数值模拟综述 |
10-13 |
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1.2.3 浪流耦合数值模拟综述 |
13-14 |
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1.3 本文的主要研究工作 |
14-15 |
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第二章 波浪数值模型及其敏感性分析 |
15-40 |
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2.1 SWAN 模型的控制方程和数值算法 |
15-16 |
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2.2 SWAN 模型并行化计算 |
16-17 |
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2.2.1 网络并行计算环境简介 |
16 |
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2.2.2 并行化风浪计算 |
16-17 |
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2.3 SWAN 模型的物理过程和源项处理 |
17-22 |
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2.3.1 风能输入 |
18-19 |
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2.3.2 能量耗散作用 |
19-21 |
|
2.3.3 非线性波波相互作用 |
21-22 |
|
2.4 SWAN 模型分辨率敏感性分析 |
22-29 |
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2.4.1 计算海区及网格设置 |
22-24 |
|
2.4.2 时间步长敏感性分析 |
24-27 |
|
2.4.3 频率离散设置敏感性分析 |
27-28 |
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2.4.4 方向离散方案敏感性分析 |
28-29 |
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2.5 SWAN 模型能量输入输出机制讨论 |
29-37 |
|
2.5.1 白浪破碎引起的能量耗散 |
29-32 |
|
2.5.2 底摩阻引起的能量耗散 |
32-36 |
|
2.5.3 浅水波浪破碎引起的能量耗散 |
36-37 |
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2.6 建议模型参数及其模拟结果 |
37-38 |
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2.7 本章小结 |
38-40 |
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第三章 潮汐风暴潮数值模式 |
40-50 |
|
3.1 ADCIRC 简介 |
40-41 |
|
3.1.1 潮流运动基本方程 |
40-41 |
|
3.1.2 数值方法 |
41 |
|
3.2 风暴潮计算设置 |
41-44 |
|
3.2.1 风暴潮数值模拟中天气系统的确定 |
41-42 |
|
3.2.2 潮汐风暴潮定解条件 |
42-43 |
|
3.2.3 表面风应力和底部应力 |
43-44 |
|
3.3 计算验证 |
44-49 |
|
3.3.1 三层嵌套模型 |
44-45 |
|
3.3.2 计算设置 |
45-46 |
|
3.3.3 计算结果与验证 |
46-48 |
|
3.3.4 2003 年渤海特大温带风暴潮数值模拟 |
48-49 |
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3.4 本章小结 |
49-50 |
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第四章 波浪、潮汐风暴潮耦合作用数值模拟及机制分析 |
50-65 |
|
4.1 考虑波浪影响的潮汐风暴潮模式与波流耦合模式 |
50-53 |
|
4.1.1 辐射应力机制 |
50-51 |
|
4.1.2 依赖于波浪状态的表面风应力 |
51-52 |
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4.1.3 受波浪影响的底部应力 |
52 |
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4.1.4 波浪潮汐风暴潮耦合数值模式 |
52-53 |
|
4.2 波浪对潮汐风暴潮的影响 |
53-58 |
|
4.2.1 辐射应力对潮汐风暴潮的影响 |
54-56 |
|
4.2.2 考虑波浪影响的表面风应力对潮位计算的影响 |
56-57 |
|
4.2.3 考虑波浪影响的底部切应力对潮位计算的影响 |
57-58 |
|
4.2.4 小结 |
58 |
|
4.3 潮汐风暴潮对波浪的影响 |
58-64 |
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4.3.1 潮位计算结果验证 |
59 |
|
4.3.2 波浪计算结果验证 |
59-60 |
|
4.3.3 水位对波浪的影响 |
60-63 |
|
4.3.4 流场对波浪的影响 |
63 |
|
4.3.5 辐射应力对波高的影响 |
63-64 |
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4.3.6 小结 |
64 |
|
4.4 本章小结 |
64-65 |
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第五章 结论与建议 |
65-67 |
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5.1 结论 |
65-66 |
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5.2 建议 |
66-67 |
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参考文献 |
67-77 |
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发表论文和参加科研情况说明 |
77-78 |
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发表的论文: |
77 |
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参与的科研项目: |
77-78 |
|
致 谢 |
78 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.39327 |
