《三維非結構波流耦合數值模型應用研究》在非結構有限體積數值模型基礎上,通過耦合非結構波浪數值模型,建立了非結構波流完全耦合數值模型,并對建立的模型進行了一系列驗證,利用建立的模型開展了渤海環(huán)流及影響因素、渤海海峽溢油及大伙房水庫水動力、水質數值模擬等應用研究,在此基礎上探討了波流相互作用過程對水動力、水環(huán)境模擬結果的影響。
《三維非結構波流耦合數值模型應用研究》可供水利、海洋等行業(yè)科研人員及高等院校師生參考。
模型是對實際事物高度的抽象和概括,它包括數學模型和物理模型兩類。物理模型因其造價高、建設時間長,方案更改周期比較長,不容易模擬復雜的自然環(huán)境條件,受時間尺度和空間尺度限制較大,在實際應用中受到很大限制。數學模型是在對事物機制進行抽象的基礎上建立起來的數學物理方程,在合適的初值、邊值條件下,可以通過數值方法求得物理變量的時空分布。數學模型除能重現(xiàn)研究區(qū)域的流體運動和污染物的濃度分布外,經過調試和驗證還可以用來預測水體的水流形態(tài)、水質變化情況等。數學模型以其經濟和易調試等優(yōu)點,目前已成為水動力、水環(huán)境領域研究的重要工具。
本書通過建立一個非結構波浪模型,進而修改三維非結構海洋數值模型FVCOM與波浪模型進行雙向耦合。在建立的模型基礎上,對近海和水庫中的水動力、水環(huán)境進行了研究,研究成果可為相關行業(yè)科技水員提供參考。本書的出版得到了南京水利科學研究院出版基金、國家自然科學基金“半封閉港灣內水體輸運時間分布規(guī)律及其對水質的反饋影響機制研究”(51779147)的資助。由于水平有限,不妥之處,敬請各位同行批評指正。
前言
1 緒論
1.1 研究背景和意義
1.2 國內外研究概況
1.3 本書的研究工作
2 非結構波浪數值模型建立及驗證
2.1 非結構波浪數值模型描述
2.2 非結構波浪數值模型求解
2.3 非結構波浪數值模型并行化處理
2.4 非結構波浪數值模型驗證
2.5 小結
3 三維非結構波流耦合數值模型建立及驗證
3.1 三維非結構波流耦合數值模型描述
3.2 非結構波流耦合數值模型驗證
3.3 小結
4 渤海環(huán)流及影響因素數值模擬研究
4.1 數值模型描述及配置
4.2 數值模擬結果
4.3 不同影響因素對渤海環(huán)流的影響
4.4 河流對渤海環(huán)流的影響
4.5 小結
5 渤海海峽溢油數值模擬研究
5.1 三維溢油模擬系統(tǒng)建立
5.2 模型驗證及與差分模型比較
5.3 模型在渤海海峽溢油事故中的應用
5.4 小結
6 大伙房水庫水動力、水質數值模擬研究
6.1 大伙房水庫概況
6.2 模型描述及模型配置
6.3 模型設置及驗證
6.4 結果與討論
6.5 小結
7 結論與展望
7.1 結論
7.2 展望
參考文獻