东中国海潮波自适应数值模型及其数值模拟

首次为整个东中国海设计出一种自适应网格,利用自适应网格能同时兼顾网格的光滑性、正交性及疏密程度的特点,得到了物理平面上的网格分布。该网格既与边界适应,又在水深变化急剧的东海陆坡处得以加密,从而使坐标变换下的三维模式成功实现了跨越陆坡的计算。用该模式模拟了海域的潮汐变化。依据所得结果绘制出M2分潮的同潮图和潮流椭圆。模拟结果与现有的数值研究结果基本一致,表明此模式在该海域的适用性。     

渤海及黄海北部的风海流数值计算及余流计算

依据黄渤海实测风的资料对渤海及北黄海进行了月平均风海流数值计算。计算表明，1月份在西北风的作用下，在渤海出现1个逆时针旋转的环流，在辽东湾北部及黄海北部出现1个顺时针旋转的环流，渤海海峡的海流北进南出。7月份在南风和东南风的作用下，风海流的变化形式与1月份大致相反，海峡处呈南进北出的形式。对渤海中部某点1年的潮流资料通过低通滤波的方法计算逐时的余流值，得到该点1年内表层最大的实测余流为31．9cm/s，全年90％多的时间内表层余流小于10cm/s。对辽东湾北部某点和渤海湾西南部某点数月潮流资料也进行了低通滤波，并将得到的逐时余流与同步风作了比较。依据该2点风和余流的关系以及黄海北部6个点风和余流的关系验证了风海流数值计算的结果，表明在这些点上实测与计算结果拟合良好。     

东中国海M2分潮的数值模拟

利用伴随同化法得到的开边界和底摩擦数据,数值模拟了渤黄东海的M2分潮。计算出M2分潮调和常数的模拟值与实测值之差的绝对平均值:振幅差为3.46cm,迟角差为3.89°。得到M2分潮的潮汐潮流等结果,较好地反映了东中国海M2分潮的特征。     

黄、东海环流的数值研究Ⅱ潮及潮致环流数值模拟

该文中数值模拟了黄,东海陆架区的四大文潮及其潮致拉格朗日环流,运用“流速分解法”将线性三维分潮波问题化为一个分潮潮位及深度平均流的二维问题和一个流速垂向剖面问题求解,其二维问题的底摩擦系由三维模式导出,所导得的线性底摩擦力公式更符合物理意义,且避免一般二维模式中底摩擦力的经验假定,结果表明,三维模式完可以通过准二维方法求解,以避免一般三维问题的繁重计算。     

廉州湾潮余流特性的初步分析

根据近期的调查资料，计算廉州湾海区的潮余流，结果表明，廉州湾的潮流为不正日潮，落潮流大于涨潮流，落潮流速１０４ｃｍ／ｓ，涨潮流速８８ｃｍ／ｓ余流以风劣绅流为主导地位，海面在西南风的作用下，海水向湾内东北部流动，海面在东风和东南风的作用下，海不向流动，余流最大流速仅２９．３ｃｍ／ｓ。     

东海黄海渤海8个主要分潮的数值模拟

应用球面坐标系下ECOM数值模式,数值模拟了东海黄海渤海的8个主要分潮M₂、S₂、N₂、K₂、K₁、O₁、P₁和Q₁.采用高分辨率网格,计算区域包括东海黄海渤海、东海陆架坡和琉球以东西北太平洋,考虑实际水深和岸线.开边界条件由全球大洋潮汐模式计算的调和常数给出.较成功地模拟出了8个分潮的传播特征,再现了计算区域内半日分潮的5个无潮点和2个蜕化的半个无潮点、全日分潮的3个无潮点.与65个潮位站的观测资料比较,模式计算的M₂、S₂、K1和O₁分潮振幅和位相的均方差分别为7.85 cm和6.81°,5.04cm和8.14°,3.82cm和13.04°,4.34cm和9.33°.与17个潮位站的观测资料比较,N₂、K₂、P₁和Q₁分潮振幅和位相的均方差分别为3.64cm和7.89°,8.47cm和10.51°,1.76cm和7.56°,1.50cm和26.34°.模式模拟的结果可为河口海岸小区域模式提供较为可靠的外海开边界潮汐调和常数资料.     

黄渤海三维斜压环流的数值诊断模拟

给出一黄渤海三维斜压的数值诊断环流模式，并进行了环流的数值模拟。在黄渤海冬季主夏季的环流模拟研究中，考虑了影响环流的因素，如海面风应力，热盐效应，地形及边界交换等影响因子。由模拟结果，正确再现了黄海冷水团密度环流、黄海暖流和沿岸流等的三维特征，并对这些特征的成因进行了分析。     

南海东沙群岛南侧海域的潮余流特征

为分析南海东沙群岛南侧海域次表层潮余流特征,基于布放在该海区的锚碇潜标海流资料,利用T-TIDE调和函数和低通滤波等方法,实现潮流调和常数的提取和余流的分离。该海区次表层潮流分潮K1,Msm,O1,M2和Ssa为主要分潮,各分潮东分量振幅大于北分量振幅。研究表明:潮流东西向运动强于南北向;各分潮振幅随深度变化不一致,造成潮流类型在不同深度上有所变化;二月平均余流出现相对异常现象,流速相对较大,可达83.65cm/s。次表层月平均余流变化与南海季风的盛衰有较好的对应关系,季风对该海区影响可达次表层深度。结合相应的温盐数据和高度计资料发现,余流异常与经过该海区的反气旋涡有关,涡旋改变了该海区原有的水体结构。     

湛江近海全日分潮的数值模拟

通过采用二维水动力学数值模式和高分辨率的自适应曲线网格,模拟湛江附近海域主要全日分潮K1和O1分潮,比较了潮汐调和常数的模拟值和实测值,并给出K1和O1分潮的同潮图及涨憩、落憩、涨急、落急等各时刻流场,揭示了全日潮波的运动规律。     

北部湾潮致余流和风生海流的数值计算与实测资料分析

北部湾潮致余流的流速只有1～2cm／s左右,靠近海南岛一侧,潮致余流的环流基本为气旋式：分别位于洋浦以北、东方以西、莺歌海西南方。只有靠近越南红河口,有一个反气旋涡;风生海流呈现冬季模式和夏季模式。冬季,表层19°N以北为西南向的流动,19°N以南,靠近海南岛水域为西向流动,越南沿岸为南向流动。大部分区域流速为5～12cm／s,流速最大位于琼州海峡西面及海南岛西南部,可达10～20cm／s,底层流速明显比表层小。夏季,表层,大部分海区为东北向流动,海南岛以南的海区为向东流动,流速大都在3～7cm／s,越南沿岸和海南岛西岸及西北沿岸流速为7～9cm／s,最大流速出现在海南岛西和西北沿岸,可以达到12cm／s。底层,大部分地区流速均小于1cm／s。     

渤海夏季底层环流的观测与模拟

通过分析用人工水母在渤海夏季进行的首次底层环流的Largrange观测，发现在渤海底层Lagrange余流只有几cm/s，在海峡处基本是北进南出的情况，在辽东湾有1个逆时针的环流，在渤海湾有1个顺时针的环流。但是进一步分析发现，底层人工水母的运移（代表了物质输运）并不完全反映环流的方向，在有些站位甚至出现相反的趋势。通过数值模拟知识瞬时的扩散及沉降等过程是产生这种结果的原因，而根据在于环流场的不均匀性。     

渤海冬季三维环流数值模拟

基于冯士笮所给出一种浅海环流模型，采用数值方法，对渤海冬季进行环流的数值模拟，给出了冬季三维风生环流和正压环流（含潮余流）。分析了潮致Ｌａｇｒａｎｇｅ余流对冬季环流的贡献及黄海暖流余脉对渤海冬季环流的影响。最后对风生环流和正压环流的特征进行了分析和讨论。     

闽江河口三维潮流和余流特征及污染物运动轨迹的数值模拟

基于河口、陆架和海洋沉积物(ECOMSED)模型,将干湿网格判别技术引入潮汐潮流的漫滩过程,建立闽江河口的三维斜压潮流数值模型;开展闽江口潮流、余流的三维动力学特征研究,并基于Lagrangian粒子示踪法进行污染物迁移轨迹的模拟.结果表明:潮流受闽江径流作用影响明显,落潮流速大于涨潮流速;与涨急时相比,落急时的流速呈现明显的分层现象,且随水深的增大而逐渐减小,流速减小的幅度较大;北支水道余流强度大于南支水道;垂向上,表层余流流速大于底层余流流速,表、中层余流以落潮余流为主,而底层余流则以涨潮余流为主.粒子追踪的模拟结果表明:涨憩时刻是较理想的排污时间,梅花水道与川石水道以南沿岸是较理想的排污口位置,表层排放的污染物更容易且更快向闽江河口外迁移.     

风应力拖曳系数选取对风暴潮数值模拟的影响

在风暴潮的形成中风应力起决定性作用，风应力拖曳系数决定了大气与海洋间的动量传输率。观测结果表明，风应力拖曳系数随风速而变化，与海面粗糙度有关。文中采用几种与风速有关的风应力拖曳系数表达式进行数值模拟，与将其视为常数情况比较，计算结果的精度均有较明显提高。对比各表达式模拟结果，采用Smitth(1980)风应力拖曳系数公式的模拟效果为最好。     

柱体绕流的自适应数值模拟方法

发展了基于四叉树数据结构的网格生成和流动的Navier-Stokes方程数值求解器。采用压力梯度或者密度梯度的绝对值作为网格自适应的控制参量,同时采用基于最小二乘法的无网格方法处理对于一般Cartesian网格难于处理的物面边界条件。采取了绕方柱流动和绕圆柱流动的经典二维定常和非定常层流算例对所发展的方法进行了验证。计算的结果验证了所发展的方法在处理绕流流动时的合理性和有效性。从而也为将来数值模拟具有较复杂几何外形的流动提供了一种网格布局合理、高效,边界处理简单易行的新思路。     

环台湾岛海域M2分潮特征的数值模拟

利用９７版ＰＯＭ模式对环台湾岛海域Ｍ２分潮作了分辨率较高的三维数值模拟。在较准确地模拟了潮汐分布的基础上,研究了Ｍ２分潮流椭圆分布、最大流同时线分布以及潮流场结构。结果表明,环台泫岛海域的Ｍ２潮波主要为大洋传来的胁振潮,台湾海峡为强潮区;Ｍ２分潮最大流同时线在海峡中部形成密集区;构成海峡潮波系统的两支潮波中嵫支潮波的强度远大于南支潮波,其影响范围可以到达台湾浅滩南缘,但两支潮波影响范围并没有达到“     

计算域的选取对风暴潮数模拟的影响

作者以7203号台风过程中引起的黄海沿岸水文测站的风暴潮过程为例,选取不同计算域,模拟计算的同一测站的风暴潮增水值有很大差异,只有选取整个黄渤海海域,才能得到较精确的风暴潮增水结果,从而揭示在封闭或半封闭海域中由风暴过程激发的区域自由振荡,是风暴潮增不容忽视的量,说明该海域中的风暴潮过程是海域整体效应的向应,因此认为数值模拟中计算应选取整个封闭或半封闭海域。     

基于自适应笛卡尔网格的翼型绕流数值模拟

基于自适应笛卡尔网格方法求解Euler方程,结合浸入式边界方法解决小切割网格单元的时间步长限制问题,对NACA0012翼型的两种流动状况进行了数值模拟;并与AGARD的理论解和结构网格解进行了对比。结果表明:自适应笛卡尔网格方法在较少的网格量上得出的计算结果与AGARD结果吻合的很好,能够有效模拟二维翼型绕流问题,表明该网格方法具有进一步扩大应用范围的前景。