复杂河口海岸地区水动力数值模拟研究

论文摘要

海岸、河口地区与人类经济、生活等各个方面息息相关,对人类起着非常重要的作用。为了充分开发和利用海洋资源,人类在河口海岸地区进行港口建设等开发活动,都必须对该地区的水动力及泥沙运动等自然环境规律有详细的了解。针对海岸河口的复杂性,本文从工程应用角度出发,以解决实际问题为目的,对海岸河口地区的水动力及泥沙的数值模拟技术进行了研究,并就几个海区的实际工程问题进行了应用。本文主要做了如下几个方面的工作:1、建立了基于不规则三角形网格有限差分法的平面二维潮流数学模型,采用动边界技术处理露滩问题,并开发了基于三角形网格的多潜堤处理技术。2、建立了基于不规则三角形网格的考虑波浪作用的平面二维潮流数学模型,并进行了辐射应力和底摩擦作用的讨论。3、建立了基于不规则三角形网格的平面二维悬沙数学模型,对《海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程》中的对流项的离散格式进行改进,即采用“迎风格式”离散对流项,以避免伪物理效应。4、建立了基于不规则三角形网格的三维潮流数学模型,探讨了动边界的处理技术。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 水动力及泥沙数值模拟研究现状
• 1.2.1 潮流的数值模拟
• 1.2.2 考虑波浪作用的潮流数值模拟
• 1.2.3 悬沙数值模拟
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 二维潮流数学模型
• 2.1 概述
• 2.2 基本方程及定解条件
• 2.2.1 基本方程
• 2.2.2 定解条件
• 2.3 数值方法
• 2.3.1 方程离散计算格式
• 2.3.2 三角形网格中空间一、二阶偏导数的确定
• 2.4 多潜堤处理技术
• 2.5 应用实例
• 2.5.1 瓯江口海区简介
• 2.5.2 计算域的确定和网格剖分
• 2.5.3 模型验证
• 2.5.4 工程方案计算
• 2.6 本章小结
• 第3章 考虑波浪作用的二维潮流数学模型
• 3.1 概述
• 3.2 考虑波浪作用的潮流基本方程
• 3.2.1 基本方程
• 3.2.2 波浪辐射应力的计算
• 3.2.3 波浪和潮流共同作用下底部剪切应力的计算
• 3.3 基于三角形网格的数值方法
• 3.4 波浪要素的插值
• 3.5 应用实例
• 3.5.1 波浪场计算
• 3.5.2 潮流场计算
• 3.5.3 波浪辐射应力的作用
• 3.5.4 波浪引起底摩擦力的作用
• 3.6 本章小结
• 第4章 二维悬沙数学模型
• 4.1 概述
• 4.2 基本方程
• 4.3 定解条件
• 4.3.1 固边界
• 4.3.2 开边界
• 4.3.3 初始条件
• 4.4 数值方法
• 4.4.1 方程离散格式
• 4.4.2 一、二阶空间偏导数的离散格式
• 4.5 应用实例
• 4.5.1 台山海区简介
• 4.5.2 计算域的确定和网格剖分
• 4.5.3 二维潮流场
• 4.5.4 二维悬沙场
• 4.6 本章小结
• 第5章 三维潮流数学模型
• 5.1 概述
• 5.2 基本方程及定解条件
• 5.2.1 基本方程
• 5.2.2 定解条件
• 5.3 σ坐标变换后的方程及定解条件
• 5.3.1 坐标变换后的方程
• 5.3.2 坐标变换后的定解条件
• 5.4 差分方程
• 5.4.1 水位差分方程
• 5.4.2 流速差分方程
• 5.5 动边界处理技术
• 5.6 应用实例
• 5.6.1 计算域的确定及网格剖分
• 5.6.2 验证计算
• 5.6.3 潮流场
• 5.7 本章小结
• 结论
• 1.结论
• 2.建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢