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珠江河口地形致动力结构研究——以崖门为例 总被引：1，自引：1，他引：0
局部地形对于河口动量和能量平衡有重要作用,影响了潮波性质和物质输运特性。选取珠江河口崖门这一典型的地貌单元,通过水尺和座底式支架的观测,对其特殊地形边界影响下的动力结构进行了探讨。结果表明:(1)过水面积的缩窄导致崖门口处形成局部高水位区,来流方向水位壅高,去流方向水位梯度增大;(2)忽略斜压作用的情况下,由水位梯度所产生的正压项是主要的动力项。沿河道方向的二维垂向平均动量平衡中,急流时刻主要是正压项和对流加速度项平衡,憩流时刻主要是正压项和局地加速度项平衡;(3)地形变化所产生的形态阻力比床面粗糙所产生的肤面阻力要大数倍到一个数量级。 相似文献
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在有、无礁冠两种典型岛礁剖面地形上开展孤立波冲击礁坪上直墙的二维水槽试验和数值模拟研究。通过OpenFOAM结合k-ε湍流模型进行RANS数值模拟,基于试验数据和验证后的RANS模拟结果,研究了岛礁剖面上孤立波传播的水动力特性及其对直墙的作用,并探讨了礁冠的存在对直墙所受冲击的影响。结果表明:RANS(k-ε)模型能够准确还原孤立波在岛礁地形上的主要传播特征,但在波浪破碎的情况下,RANS数值模拟不够精细,尤其对直墙所受瞬击荷载的捕捉能力欠缺;礁冠的存在,增强了波浪反射,使得波浪提前破碎,减小了直墙上的波浪爬升和最大动压。 相似文献
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由于黄河口来水来沙量大、变化频繁,黄河河口呈现形态多样和多变的特征。采用数值模拟再现这些特征可以揭示河口地貌形成机理和演化过程。采用计算模拟方法对黄河口动力地貌特征演变过程进行了数值模拟,再现了黄河口的2种地貌形态(双槽单浅滩型和单槽双浅滩型)。模拟采用水深平均水平二维水动力模型、泥沙输运模型以及与地形演变方程相结合的耦合模型。对耦合模型的求解采用了能够捕捉间断解的高精度的WENO差分格式。对黄河口地形演变过程纵向剖面、横向剖面和平面形态的计算结果与实际测量结果进行了比较,讨论了黄河来水来沙、潮流幅值变化对不同地貌形态之间相互转化的影响,并考虑了河口两岸淤长(动边界)对地形计算结果的影响。计算结果表明,可以实现对黄河口地貌演变的模拟预报,且模拟演变趋势与实际观测趋势大致一致,为今后模拟黄河口地貌特征的演变提供计算模型和算例参考。 相似文献
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磨刀门河口在20世纪60至70年代的演变模拟与动力地貌过程分析 总被引：2，自引：2，他引：0
使用长周期动力地貌模型(long-term morphodynamic model),再现了磨刀门河口1964—1977年的演变过程,并从水动力、地形演变规律以及人类活动等角度系统分析了长周期地貌演变过程。模拟结果显示在1964—1977年磨刀门河口鹤州至交杯沙浅滩和上沟快速淤积,13a的平均淤积厚度均在40cm以上,与之相反,横洲水道杧州至大井角段和上沟东部深槽冲刷明显。磨刀门河口演变季节性特征明显。在洪季浅滩淤积,深槽冲刷;在枯季滩槽都处于淤积状态。演变过程中各种基岩岛屿使动力结构和演变规律呈现多元化,同时人类活动对整个区域的演变起到了重要的作用。 相似文献
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通过对三山岛岸段冬夏重复的地形测量和表层沉积物的粒度分析,研究了其地貌特征与地形变化规律、沉积物类型、粒度特征、运移趋势,并探讨了沉积物运移的动力机制。结果表明:该岸段可根据1985黄海高程-1.2m(低潮水位)和-6.5m(闭合深度)平面划分为海滩、水下岸坡和浅海陆架三个地貌单元,各地貌单元表层沉积物分布规律与地形变化特征区别显著。其中水下岸坡和浅海陆架地貌单元主要受潮流作用,海滩地貌单元主要受波浪作用。在西向落潮流和西南向潮余流的作用下,水下岸坡地貌单元发育一个中等规模潮流通道-沙脊沉积系统。表层沉积物以向西运移的趋势为主,少数滞留于西部潮流沙脊处,与地形"东侵西淤"的变化规律相符,这些西向运移的沉积物最终离开研究区,补给莱州浅滩。 相似文献
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珠江三角洲千年尺度演变的动态平衡及其唯象判据探讨 总被引：2，自引：2，他引：0
本文从学科交叉需要审视"平衡态"这一重要的基本概念在若干学科，包括河口海岸学的异同，简述6 000~2 500 a BP珠江河口三角洲主要动力沉积结构演变。在形态动力模型PRD-LTMM基础上选取水深-面积作为系统表征变量，分析不同子系统的统计特性并构建各自的信源概率空间，计算子系统水深信息熵的时间序列。通过比较沉积动力结构演变和地貌信息熵序列，发现地貌信息熵可以作为在给定意义上的系统"形态动力平衡"的唯象状态函数。 相似文献
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潮流能水平轴水轮机湍流模型研究初探 总被引：2，自引：0，他引：2
借助计算流体力学(CFD)方法研究潮流能水平轴水轮机水动力学性能,选择合适的湍流模型至关重要。为此,本文采用计算流体力学软件Fluent,将Spalart-Allmaras湍流模型、标准k-ε湍流模型、RNGk-ε湍流模型、标准k-ω湍流模型和SSTk-ω湍流模型分别应用到水平轴水轮机数值模拟当中。对数值模拟结果进行分析比较,并与模型试验数据进行对比,得出应用SSTk-ω湍流模型可以更好的模拟潮流能水平轴水轮机的水动力学性能。 相似文献
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两种湍流模型在潮流能水轮机数值模拟中的适用性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在对特定湍流条件下的水平轴潮流能水轮机进行数值模拟时,不同的湍流模型对于计算结果具有一定的影响。为选择合适的湍流模型对所设计水轮机的三维流场进行描述,将采用常用的两方程模型(SSTk-ω与Realizable k-ε)进行数值模拟,得到不同工况下水轮机的性能参数以及水轮机后1.5D处流场的流速、湍流强度分布情况,并进行模型水槽试验,试验值与采用两种湍流模型进行数值模拟得到的仿真值对比表明:在低尖速比工况下,采用SSTk-ω进行数值模拟得到的仿真值比Realizable k-ε更接近试验值,在较高尖速比时,采用Realizable k-ε进行模拟得到的数值更接近试验值;采用两种湍流模型进行数值模拟得到的速度分布具有相似性,但对于湍流强度的预测,SSTk-ω更具有优势。考虑此水轮机的实际工况,选择SSTk-ω湍流模型进行描述更加合理。 相似文献
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A laboratory study on the turbulence and wave energy dissipations of spilling breakers in a surf zone is presented. Instantaneous velocity fields of propagating breaking waves on a 1/20 slope were measured using Particle Image Velocimetry (PIV). Due to the large region of the evolving wave breaking generated turbulent flow, seven PIV fields of view (FOVs) were mosaicked to form a continuous flow field in the surf zone. Mean and turbulence quantities were extracted by ensemble averaging 25 repeated instantaneous measurements at each FOV. New results for distribution and evolution of turbulent kinetic energy, mean flow energy, and total energy across the surf zone were obtained from analyzing the data. The turbulence dissipation rate was estimated based on several different approaches. It was found that the vertical distribution of the turbulence dissipation rate decays exponentially from the crest level to the bottom. The resulting energy budget and energy flux were also calculated. The calculated total energy dissipation rate was compared to that based on a bore approximation. It was found that the ratio of turbulence dissipation rate to total energy dissipation rate was about 0.01 in the outer surf zone and increased to about 0.1 after the breaking waves transformed into developed turbulent bores in the inner surf zone. 相似文献
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In this paper,flume experiments are focused on sediment transport inside and outside the surf zone.According to the energy dissipation balance principle of sediment-laden flow and the similarity between energy dissipation of spilling breaking wave and hydraulic jump,formulas are proposed to predict time averaged suspended sediment concentration under both non-breaking and breaking waves.Assuming that the sediment diffusion coefficient,which is related with energy dissipation,is proportional to water depth,formulas are proposed to predict close-to-bed suspended sediment concentration and vertical distribution of suspended sediment under spilling breaking waves,and the prediction shows a good agreement with the measurement. 相似文献
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内波破碎引起的能量耗散和混合是海洋内部的重要物理过程。通过在二维内波水槽进行实验室实验,分析内波与地形的作用,探究内孤立波与平顶海山地形作用时波要素、能量以及湍耗散率的时空变化。本实验利用重力塌陷法在两层流体中制造第一模态内孤立波,通过粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)获得内孤立波与地形作用时的流场结构,定量分析整个作用过程。结果表明,地形会改变波形甚至引起破碎,内波与地形作用时,振幅和能量密度会在内孤立波爬坡时迅速增大,在地形前缘产生强烈能量耗散。入射波的能量与塌陷高度呈二次函数关系,透射波能量随地形升高减小,反射波能量随地形升高增大。地形前缘局地湍耗散率极值时间序列在部分实验中呈双峰结构,对应内孤立波界面处剪切加强引起湍流耗散和波后缘翻转破碎。破碎引起的地形前缘区域平均湍耗散率量级在10~(-5)m~2/s~3,局地湍耗散率极值与入射波振幅呈指数关系,所有实验中局地湍耗散率的最大值接近10~(-3) m~2/s~3量级。 相似文献
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舟山群岛海域潮能丰富,近年来大面积的围垦工程影响了邻近海域的潮流结构与潮能分布特征。基于FVCOM(finite volume coastal ocean model)三维水动力数值模型,选取1984年、2010年、2019年三个代表年份,探讨围垦工程影响下舟山群岛海域潮流结构与潮能分布的时空变化状况。结果显示:1984年至2010年间围垦面积相对不大,且较为分散,主要改变外海进入杭州湾各通道的潮能分配,对能量耗散的影响较小。2010年至2019年间的围垦工程缩窄了潮汐通道,流速增大使得螺头水道及邻近水道的潮能增加,近底流速增大与较强湍流涡旋的产生,使得围垦工程周边海域能量耗散更为集中。 相似文献
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Following Bagnold's approach, a relationship between sediment transport and energy dissipation is developed. The major assumption made in the study is that the near bed velocity plays a dominant role in the process of sediment transport. A general relationship between energy dissipation and sediment transport is first proposed. Then the equations for total sediment transport are derived by introducing the appropriate expression of energy dissipation rate under different conditions, such as open channel flows, combination of wave and current, as well as longshore sediment transport. Within the flows investigated, the derived relationships are fairly consistent with the available data over a wide range of conditions. 相似文献
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莫桑比克海峡及其邻近海区是全球海洋潮流和潮能耗散最强的海区之一。文章利用高分辨率通用环流模式对该海区的正压潮流进行模拟, 并对该海区潮能通量和潮能耗散特征进行分析。结果表明, 莫桑比克海峡及其邻近海区的潮波主要是半日分潮占主导地位, 全日分潮可忽略不计, M2分潮形成1个左旋潮波系统和1个右旋潮波系统, S2分潮形成1个左旋潮波系统。莫桑比克海峡和马达加斯加岛南部等绝大数区域的M2和S2半日潮流是逆时针旋转, 在马达加斯加岛顶部等局部区域是顺时针旋转, 而且在海峡通道等复杂地形处潮流流速量级较大。潮能通量矢量主要来自东边界, 大部分潮能通量沿马达加斯岛北部传入莫桑比克海峡区域, 其中经过马达加斯加岛北部和进入莫桑比克海峡的M2 (S2)分潮的潮能通量分别为156.86GW (40.53GW)和148.07GW (36.05GW), S2分潮潮能通量的量级大约为M2分潮的1/5~1/4。底摩擦耗散主要发生莫桑比克海峡和马达加斯加岛南北部, 其中莫桑比克海峡M2 (S2)分潮的底摩擦耗散为1.762GW (0.460GW), 占其底部总耗散的43.74% (39.72%)。 相似文献
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继第部分之后研究了惯性内波和近惯性内波由f～的作用所致的剪切不稳定引起的破碎机制。物理上,该机制很象存在由风应力所致薄表面涡旋漂流层时表面波的破碎与饱和过程。惯性内波和近惯性内波的破碎产物与小尺度湍流一起形成了混合块,它与Gregg等人(1986)的持久混合观测结果一致。依据Thorpe(1973)实验的结果作者提出了一个估计湍流动能耗散率和消衰时间的方法。结果表明,在剪切不稳定中近惯性内波在湍动耗散中起了关键作用,而惯性内波引起非常弱的湍动耗散。使用内波能量谱的标准总能量密度估计出的近惯性内波的耗散率和消衰时间与PATCHEX测量结果非常一致。文中还讨论了几个与此破碎机制有关的问题。 相似文献
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内潮耗散与自吸-负荷潮对南海潮波影响的数值研究 总被引：1，自引：0，他引：1
利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根据模式结果本文计算分析了研究海域的潮能输入和耗散。能量输入计算表明,能通量是潮能输入的最主要构成部分,通过吕宋海峡断面进入南海的M_2和K_1分潮能通量分别为38和29GW;半日周期的自吸-负荷潮能量输入以负值居多,而全日周期的自吸-负荷潮能量输入以正值居多,因而自吸-负荷潮减弱了南海的半日潮,并加强了南海的全日潮。引潮力的作用也减弱了半日潮而加强了全日潮,但其作用要小于自吸-负荷潮。潮能耗散的分析显示底摩擦耗散在沿岸浅水区域起主导作用,内潮耗散则主要发生在深水区域。内潮耗散的最大值出现在吕宋海峡,且位于南海之外的海峡东部的耗散量大于位于南海之内的海峡西部的耗散量。对M_2和K_1分潮吕宋海峡的内潮耗散总值分别达到16和23GW。 相似文献