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基于局部时间步长方法的潮流数值模型研究及应用 总被引：1，自引：1，他引：0
为了准确快速地模拟潮流过程,将局部时间步长(LTS)方法应用于基于黎曼近似解通量——有限体积法的浅水模型。LTS方法和传统整体最小时间步长方法的计算性能对比表明,两种方法的计算结果定量差异远小于模拟值与实测值之间相对误差;但由于LTS方法对每个网格采用了与稳定性条件相适应的尽可能大的时间步长,计算效率大幅度提高。本模型计算所得渤海、黄海、东海的潮流传播过程、潮汐调和常数的空间分布、无潮点位置,以及长江口和杭州湾区域的潮流过程与已有认识和实测资料吻合良好。 相似文献
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<正>1海浪模式的基本概念表面波的数学描述有很多的随机元素,需要统计说明。代表海浪场的统计参量在特定的时间周期和空间范围上表现海浪的特征。形式上,在这些尺度范围,需要假定我们所描述的海表面是稳态(时间上)和空间均一的。显然,缺少这样的条件将需要在更大尺度范围上描述海浪的成长与消衰。为了有效的模拟变化的海浪,时间步长、网格长度这些刻度都要足够小来刻画海浪的演变,但是更小的时间和空间是否合适必须经过验证。 相似文献
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旨在提高模拟海域潮流计算的分辨率,着重研究在计算垵中存在宽度小于一个网格步长的防波堤、狭长岛屿以及小于一个网格步长的港口口门、防波堤开口等特殊地形的数值处理方法。以连云港西大堤工程为例,进行了数值计算,取得了满意的结果。 相似文献
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潮滩海域边界适应网格潮流数值模型 总被引：1，自引：0，他引：1
在河口潮滩海域水动力学问题的计算中,为了模拟复杂的地形和岸形,最好采用边界适应坐标和小空间步长的高分辨率计算网格。由此带来的问题是,在非正交的边界适应坐标系中,如果继续采用直角坐标系中的速度分量做为求解未知量,不但给方程组的隐式求解带来困难,而且使潮滩上海水漫滩的干湿格点判断准则变得十分繁琐。本文导出了任意曲线坐标系下普遍适用的速度逆变张量和水位所满足的动力学方程组,从而实现了非正交曲线坐标系下交替方向隐式差分格式,使得在高分辨率的边界适应网格中,仍可采用大时间步长进行计算。速度逆变张量方程的导出同时给潮滩上动边界的实现带来了方便。文中通过数值试验,针对模型的稳定性和精确性与以往显式的适应性网格模型做了详尽的比较研究,从而证实该模型是一种研究河口潮滩动力学问题精确而高效的数值计算模型。 相似文献
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针对步长固定的传统流线数值积分中造成的计算不精确或无谓计算过多的问题，文献[15]提出了一种自适应步长的海洋流线构造算法，该算法中的自适应步长计算模型可综合考虑局部网格的流速和流向，具有双自由度调整的优点，但也存在着邻近网格流向改变过大造成的追踪不持续、网格内流速过缓造成的迭代死循环等问题，为此本文提出了一种新的自适应步长计算优化模型，优化后的模型在保持原模型优点的基础上，通过限定积分步长的下限取值范围，解决了流线追踪不连续及计算迭代死循环问题，同时通过调整参数μ及δ在模型中的控制范围，使积分步长的适用度更加宽泛，从而提高了算法的计算效率、减少了数据存储量，并避免了流线混叠及锯齿现象，通过大量试验及三维可视效果的对比分析，验证了算法的可行性和有效性。 相似文献
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长江口自适应网格的构造与水流和泥沙冲淤的数值模拟的初步研究 总被引：7，自引：1，他引：6
随着沿海经济带的开发利用,河口海岸动力学问题,如航道淤积、河口演变、港湾建设及污染物的排放和扩散等,日益引起人们的重视.数值模拟方法是研究这些海岸环境问题的理想工具之一,但由于河口区域的海岸线和河岸线的形状非常复杂,加上众多的岛屿,给模式网格的划分造成很大的困难.为此,我们将自适应网格的生成方法应用于河口港湾的数值模拟研究,以长江口和杭州湾的水动力学模拟为例,该法较好地克服了均匀网格拟合边界的困难,得到了较合理的计算结果. 相似文献
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1994年发生在台湾海峡的一次地震海啸的数值模拟 总被引：19，自引：0，他引：19
建立了一个地震海啸数值模式,模式包含越洋海啸传播部分和近岸海啸变形部分,在越洋海啸传播部分中采用线性浅水方程,使用蛙跃格式求解,并且选择合适的空间步长与时间步长,使差分格式中产生的数值频散与包辛尼斯克方程中的物理频散一致,这样在不影响海啸数值计算精度的前提下,节省了计算机的机时与内存.在近岸海啸变形部分的计算中,考虑了非线性对流项与海底摩擦项.同时该模式采用了多重网格嵌套技术,提高了所关心地区的计算精度.利用这个地震海啸模式模拟了1994年发生在台湾海峡的一次地震海啸,结果与观测记录较吻合.这个模型已用于我国沿海核电站可能最大地震海啸的数值计算. 相似文献
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非规则三角网格有限差分法地震正演模拟 总被引：9，自引：0，他引：9
针对有限差分方法在地震正演模拟中的广泛应用，提出了1种基于三角形网格的地震正演模拟差分算法。相对于矩形网格差分法而言，该方法可以更为精确地描述弯曲的速度界面，可直接用于起伏地表模型的正演模拟计算而无需对模型做特殊处理。由于空间步长可随速度的变化而改变，加之在递推计算中采用了显式差分算法，该方法可视为对传统的规则网格有限差分法的有效改进。数值模拟的结果表明该方法是稳定、精确的且具有较高的计算效率。 相似文献
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流速逆变张量隐式求解方法及其在航道港池流场计算中的应用 总被引：6，自引：1，他引：5
运用高分辨率的边界适应网格进行流体动力学数值计算时,如何提高计算稳定性和减少计算量成为数值求解的关键性问题.在非正交的边界适应坐标系中,每个动量方程中同时出现了两个交叉方向的水位偏导数项,给隐式求解带来困难,而显式格式下的时间步长由于受与空间步长有关的Courant-Friedrichs-Lewy条件限制,计算量成倍增加.本文从广义曲线坐标系下浅海动力学方程组出发,导出了流速的逆变张量所满足的动量方程组,使方程中的水位偏导数项变成了沿某一协变基向量方向占优的形式,方便地采用了交替方向隐式差分格式,从而提高了计算稳定性并减小了计算量.本文通过对澳门海域航道和港池中流场的计算,证实了该模式是一种进行高分辩率数值计算的有效方法. 相似文献
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基于黏性流理论,采用动网格技术和6自由度模型,以及动量源方法,建立了双浮板液舱晃荡的数值模型。分别采用3种不同空间步长的网格离散计算区域,进行了网格收敛性验证。通过光滑液舱晃荡的模型试验和解析得到的爬高最大值,验证了数值模型的精确性。在载液率为50%,激励幅值为2 mm条件下,对双浮板液舱晃荡进行了数值计算,与光滑液舱相比,双浮板液舱晃荡的最大爬高明显减小。通过一个激励周期内双浮板液舱晃荡的波面显示发现,液舱晃荡模式由光滑液舱的驻波模式变为U管模式,晃荡模式的改变起到了明显地抑制液舱晃荡的效果。 相似文献
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我国海岸线曲折漫长,港湾众多,这些港湾具有丰富的生物资源、空间资源、化学资源、矿产资源和动力资源。有些港湾为天然良港,如大连港、秦皇岛港、青岛港、连云港、厦门港和湛江港等,均因优越的自然条件而逐渐发展成为我国重要的港口,对沿海城市的发展作用重大。随着海洋开发的兴起,港湾已成为人类活动较频繁的区域。人们在改造自然环境的同时,又破坏了自然环境。因此,如何合理开发港湾资源,既是迫在眉睫又是长远性的战略任务。而港湾围垦作为其中的一个重要问题,更是摆在我们面前急待解决的。 相似文献
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交错网格高阶差分解法是地震波场模拟的一种有效方法,这种方法的不足是时间和空间网格的离散,以差分代替微分模拟地震波场会引起数值频散.通量传输校正(FCT)方法能够有效地压制数值频散,将FCT方法与交错网格有限差分法相结合,可以提高波场模拟的精度和运算效率. 相似文献
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基于激波捕捉类Boussinesq模型对岛礁地形上波浪传播的数值模拟 总被引：2，自引：2，他引：0
为了探究激波捕捉类Boussinesq模型在模拟岛礁地形上规则波和不规则波传播的可行性,采用基于完全非线性Boussinesq方程并具有激波捕捉能力的数值模型Funwave-TVD对规则波和不规则波在岛礁地形上的传播进行了数值模拟,通过与试验数据对比,分析模型中空间步长的影响,验证模型在模拟波高、平均水位分布以及波谱空间演变的能力,结果表明:采用合适的空间步长,模型能较好地模拟规则波和不规则波在岛礁地形上的传播和演化过程。对于规则波,较小的空间步长可改善破碎点处波高峰值的预测,并能更好地预测波浪破碎后波高的空间分布,相比结合经验破碎的Boussinesq模型,Funwave-TVD能更好地模拟规则波在岛礁地形上的破碎,以及破碎以后行进涌波的再生成过程;对于不规则波,Funwave-TVD总体而言能较好地模拟涌浪有效波高、次重力波的生成及空间演化和平均水位,但会低估礁坪上次重力波波高,较粗的空间步长也会低估礁坪上涌浪有效波高。 相似文献