非结构化网格嵌套波浪数值模拟

为了准确模拟射阳河口航道和港池水域的波浪传播,基于非结构化三角网格的第3代波浪模型SWAN(Simulation Waves Nearshore),采用非结构化网格嵌套技术,建立了大区域和浅海工程海域嵌套波浪数学模型;进行了大、小计算域波浪数值模型的验证,结果计算值与实测值吻合良好;计算了各种方案情况下港池及航道的波浪要素,可作为工程设计的科学依据.研究结果表明,通过应用网格嵌套技术,一方面在充分发挥非结构化网格波浪数学模型优势的基础上,大大减小了计算域中网格的数量,提高了计算速度;另一方面可以布置更加精细的计算网格,适应复杂的地形、曲折的岸线边界,提高计算结果的准确性.     

最大熵分布在波高长期统计中的应用

基于最大熵原理,推导出最大熵分布概率密度函数,同时介绍了目前在有效波高长期统计分布中运用较多的参数化模式,并将这2种方法应用于有效波高的长期统计分布中.为了检验2种方法的准确性,选用我国东海海域浮筒长期实测风、波浪数据,进行有效波高的概率密度函数拟合,将计算结果与实测数据绘成直方图并进行了比较.结果表明,最大熵分布概率密度函数中的参量γ值能够表征实际海况的复杂程度,且其在不同风速下与实测数据均吻合良好;而由参数化模式推导出的有效波高概率密度函数,在风速较小时与实测数据的吻合程度比风速较大时好,在风速较大时会出现偏离.     

上海南汇嘴控制工程波浪潮流数学模型

上海南汇嘴控制工程位于长江口和杭州湾交汇的南汇边滩,是上海市滩涂资源开发利用的重点工程.该海域受径流、强潮和波浪的相互影响,对控制工程的成败起着重要的作用.应用波浪作用下二维潮流数学模型和第3代近岸海浪模式SWAN,建立了二维波浪潮流数学模型.根据2006年8月大潮实测水文资料和大戢山站1979～1998年和杨梅嘴站1997年8月～2001年7月实测波浪资料,对模型进行了全面的验证.结果表明,数值模拟海域潮位和定点垂线流速、流向、波高的计算值与实测值吻合良好.重点研究了圈围工程对附近的长江口南槽、杭州湾北岸、东海大桥、天然液化气管线南汇登陆点及洋山深水港区的水流及波浪的影响和变化.     

长江口北槽水域的Delaunay三角剖分

为了进行长江口水动力过程等的有限元数据模拟，研究了任意平面区域的Delaunay三角剖分和基于背景网格等值线点集的新的自动生成方法：局部三角形内得到等值线、进行自动加点；改进任意平面区域的Delauay三角剖分法，与行波法结合，从区域边界向域内逐步三角化，前者简化了自动加点算法，保证新生成点均位于域内、疏密连续变化和最终网格具有良好形态，后者则统一解决了多连通、4点共圆和非凸域的自动三角剖分问题，逐步减少人为给定边界的影响，从而减少了算法的运行时间，据此开发的软件包可动态监控点，网格的生成过程，并经大量的测试、验证，应用于长江口北槽水域的自动加点和三角剖分，取得了较好的效果。     

波浪对理想河口盐度分布影响的数值模拟

采用三维潮流、盐度数学模型,考虑三维波浪辐射应力和波流共同作用的底部剪切应力作用,以最简单的理想河口为例,对不同强度波浪场下河口及海区盐度分布进行了对比分析,结果表明,在考虑波浪后,河口区盐度(表层和底层)均呈减小趋势,而海区表层盐度增加,底层盐度略减小.该研究直观地显示了波浪对河口盐度输移的影响,对全面揭示河口盐度输移过程有重要意义.     

任意平面区域的自动三角剖分

提出平面区域内点集的新的自动生成法以及更加通用、健壮的任意平面区域的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角剖分法。前者同时保证新生成的点均位于域内,点的疏密程度连续变化和最终网格具有良好形态;后者在不添加辅助线,不改变原有点集和不增加编程难度的前提下,统一解决了任意平面区域（多连通、多点共圆和非凸）的自动三角剖分问题,并讨论了计算机数值精度问题,这些方法在多个工程实例中得到应用。     

基于Fluent的海底管线附近流场分析

针对单向海流作用下海底管道附近的流场问题,通过一定的假设,将问题简化为定床条件下的二维圆柱绕流问题. 采用不可压缩的N S方程和标准k ε湍流模型,模拟了置于床面的管道附近流场,结果与实验一致;同时,很好地模拟了悬空管道后方涡旋的生成、发展和脱落过程. 在此基础上,计算了不同流速和间隙比等条件下的多种工况,指出了管道附近的易冲刷区域,并进一步分析了绕流流态变化、床面切应力和管道上下游床面压差的分布特点,为防止管道附近床面的冲刷提供科学依据.