北部湾三维潮流数值模拟
近70年胶州湾水动力变化的数值模拟研究
近70年胶州湾水动力变化的数值模拟研究陈金瑞;陈学恩【摘要】A three dimensional tide and tidal current system was established using unstructured triangular grids for Jiaozhou Bay,based on a Finite-Volume Coastal Ocean Model (FVCOM). With five different sets of coastlines and water depths in different decades,we compared the hydrodynamic changes of Jiaozhou Bay including tidal prism,tide and tidal currents as well as water exchange rate. The model results show that the tidal prism decreases gradually with the reducing of the water area of Jiaozhou Bay. To be more specif-ic,the tidal prism in 2008 reduces by 31. 5% compared with that in 1935,which is about 3. 9×108m3. The patterns of velocity fields in different decades are similar,however the velocity decreases. The multi-vortex pattern of the Eulerian residual currents remains with small changes of their positions and sizes. The stron-gest Eulerian residual current normally appears near Tuandao. The generaltrend of water exchange capaci-ty is decreasing. The averaged half-exchange time is 37. 0, 36. 7, 39. 2, 39. 7, 40. 8 d in 1935, 1966, 1986, 2000 and 2008,respectively%采用无结构三角形网格海洋模式FVCOM,基于胶州湾不同年代的岸线和水深地形条件,建立胶州湾及其邻近海域各年代的三维潮汐潮流数值模型,从数值模拟角度分析和比较胶州湾不同年代纳潮量、潮汐潮流、水交换率等水动力参数的变化.结果表明:随着胶州湾水域总面积不断缩小,纳潮量在逐渐减小,2008年全湾的纳潮量相对于1935年减少了31.5％,约合3.9×108 m3；海湾流场结构变化很小,流速呈减小趋势；胶州湾欧拉余流“团团转”的多涡结构基本保持不变,最大值都发生在团岛附近；海湾的水交换能力趋弱,对整个胶州湾水体的半交换时间进行海湾平均,不同年代5套岸线下海湾的水体半交换时间分别是37.0d,36.7d,39.2d,39.7d和40.8 d.【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2012(034)006【总页数】12页(P30-41)【关键词】胶州湾;岸线变化;潮汐潮流;纳潮量;水交换【作者】陈金瑞;陈学恩【作者单位】中国海洋大学海洋环境学院,山东青岛266100;福建省海洋预报台,福建福州350003;中国海洋大学海洋环境学院,山东青岛266100【正文语种】中文【中图分类】P731.21 引言随着我国经济的迅速发展，沿海城市均将目光转向海洋。
大亚湾海域潮流和余流的三维数值模拟
中 图分 类 号 ：Ｐ ３ ７１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：ｌ ｏ — ４ ０ ２ ０ ） ３０ １ － ６ ｏ ９５ ７ （ ０ ７ ０ － ０ ８０
Ｔｈｒ ｅ ｄ ｍ ｅ ｉ ｎ ｌｎ ｍ ｅ ｉ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ａ ｕ ｒ ｎ ｅ － ｉ ｎｓｏ ａ ｕ ｒ ｃ ｌｓ ｍ ｌ ｔｏ ｆ ｔｄ ｌｃ ｒ ｅ ｔ ａ ｅ ｉ ｕ ｌｃ ｒ ｅ ｔ ａ ｙ ｙ ｎｄ ｒ ｓ ｄ ａ ｕ ｒ ｎ ｔ Ｄａ ａ Ｂａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｈ ｅ — ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｈ ｌ ｓ ａ ｍｏ ｅ （ ＡＭ Ｓ ｓｒ ｃ ： ｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｅ ｆ ｅ ｄ ｌ Ｈ ｓ ０Ｍ ）ｉ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ｓｍｕ ａ ｅｔ ｅｔｄ ，ｔｄ ｌ ｕ ｒ ｎ Ｓｅ ｌ ｙ ｄ ｔ ｉ ｌ ｔ ｈ ｉ ｅ ｉ ａ ｒ ｅ ｔ ｃ
摘 要 ：用 三维 陆架 海 模 式 （ ＨＡＭＳ Ｍ ） 大 亚 湾 海 域 的 潮 汐 、潮 流 和 余 流 进 行 了数 值 模 拟 研 究 ，模 拟 结 果 与 实 测 Ｏ 对 值 吻 合 较 好 。 给 出 了潮 流性 质 、主 要 分 潮 的 潮 流 椭 圆 和 余 流 。计 算 结 果 表 明 ，大 亚 湾 海 域 的潮 流 性 质 以 不 正 规 半 日潮 为 主 ，水 平 潮 流具 有 明 显 的 往 复 流 性 质 ，主 要 呈 南一 方 向 ，落 潮 流 速 比涨 潮 流 速 大 ，其 中表 层 Ｍｚ 潮 最 大 北 分 流 速 为 ２ ． ｃ ・ ～ 。流 速 受 地 形 的 影 响 ，在 大 辣 甲和 黄 毛 山 岛 之 间 以 及 两 岛 与 岸 之 间 的 区 域 流 速 较 大 ，尤 其 在 ５ ３ｍ Ｓ 湾 的 东 北 角 狭 长 地 形 处 流 最 急 ， 流速 最 大 ；靠 近 岸 边 流 速 较 小 ，水 平 速 度 的垂 向 变 化 不 大 。夏 季 湾 内余 流 较 小 ，
瓯江口航道二期治理潜堤工程三维潮流数值模拟
算 区域 内共 有 三 角形 网格 节 点 １ ４ ５０ ９个 ，三 角 形单 元 ２ ８
５ ９个 ， ９ 最小 网格 步长 为 ２ Ｉ时 间步 长最 小 为 ０３Ｓ 由图 ５１， Ｔ ． 。
２可 以看 出 ， ｊ角 形 网格较 好 地 概 括 了计 算 域 内复 杂 的 岛 屿岸线 和地形 特 征 ， 复杂岸 线 的拟合较 为精 确 。 对
实 施 后 ， 汀 北 口航 道 、 头 水 道 、 ¨ 水 道 、 门 岛 ￣／． 岛 间 水 域 流 速 略 有 变 化 ， 他 水 域 则 基 本 不 瓯 沙 小 大 ｌＪ ｌ＇ 门 其 变 。 近海 区高 低 潮 位 变 幅 为 ０ ２Ｃｌ从 对 周 围水 动 力影 响角 度 考 虑 ， 程 是 可 行 的 。 附 ￣ ｎ。 Ｔ
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４ｄ３ － ＃表 层 流 向验 证
４ ｅ ＃表 层 流 向 验 证 － ７
１ 模型 的验 证 ． ２
（ ） 数选 取 。 型计 算 中干水深 为 ０ ０ 淹没水 深为 ００ 湿 水深 为 ０１ｉ， ５参 模 ． ５ｍ， ０ ． ｍ， ５ ． ｎ 底部摩 擦力 糙率 高度
采 用 ２０ ０ ６年 １ ０月 ７ ８日在 工程 海 区进 行 的 １ 潮 位 站和 ｌ ～ ３个 ４条垂 线 的水 文 大 潮测 量 资料 对 模 型进 行 了验 证 ， １ 测站 均进行 了对 应实测 的各 层 的流速 流 向验 证 。 验证情 况看 ， 对 ４个 从 计算 的潮 位过 程和各层 的
ｌ 模 型 的 建 立 及 验 证
典型海湾风暴潮特征数值模拟与研究
典型海湾风暴潮特征数值模拟与研究杨万康;杨青莹;张峰;宋泽坤【摘要】铁山港海湾是一个遭受风暴潮灾害影响较为严重的半封闭型海湾,基于有限元海洋数学模型ADCIRC (AdvancedCirculation Model)研究了1409号“威马逊”台风期间铁山港海湾的风暴潮特征及非线性作用.结果表明:当考虑天文潮与风暴潮之间的相互作用时,风暴潮水位的计算结果更加准确,只考虑纯台风影响时,计算结果会低估风暴潮增水值,高估减水值,对预报结果造成较大的误差.海湾内部的增水要远大于湾外,但是减水值则相差不大.通过对天文潮和风暴潮非线性作用的影响因子进行分析,风应力的浅水效应可以忽略,但底摩擦项和对流项影响较大.在海湾内部对流项占主导地位,与天文潮的耦合作用也较强;而在湾外,底摩擦项占优势,耦合作用在海湾内外都较强.天文潮与风暴潮相互作用产生的非线性水位在湾顶处最大可达0.94 m,出现在风暴潮最大减水时刻,风暴潮增水发生后有所减弱,非线性水位表现出从湾外向湾内递增的规律.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2018(037)005【总页数】12页(P537-547,564)【关键词】ADCIRC;“威马逊”台风;最大风暴潮减水;最大风暴潮增水;非线性水位【作者】杨万康;杨青莹;张峰;宋泽坤【作者单位】国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室,浙江杭州310012;国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室,浙江杭州310012;国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室,浙江杭州310012;国家海洋局第二海洋研究所工程海洋学重点实验室,浙江杭州310012【正文语种】中文【中图分类】P731.34风暴潮是由强烈的大气扰动所引发的海面异常上升现象，能够对沿岸造成严重的灾害。
例如2005年Katrina台风是大西洋历史上最强的台风之一，其引发的风暴潮增水，在密西西比河沿岸超过了9 m，共造成1 000多人死亡和800亿美元损失，众多的惨痛事实说明需要加深对风暴潮灾害的研究，才能提高潮位预报水平及防范洪水风险的能力。
广西廉州湾海水DIN、DIP、COD污染物浓度数值模拟
广 西廉 州湾 位 于北海 市北 侧 ， 湾 口 朝西半
开放 ， 呈 半 圆 状 。海 湾 口 门 宽 １ ７ ｋ ｍ， 海 湾面 积 １ ９ ０ ｋ ｍ ， 其 中滩 涂 面 积 １ ０ ０ ｋ ｍ ， 该 湾 大 部 分 区 域 水 深较 浅 ， 仅 在北 海 市 冠 头 岭 及 外 沙 沿 岸 形 成
合 。本 文 基 于 目前 流 行 的 Ｆ Ｖ Ｃ Ｏ Ｍ（ Ａ ｎ Ｕ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ．
ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ Ｇ ｒ ｉ ｄ，Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ —Ｖｏ ｌ ｕ ｍｅ Ｃ ｏ ａ ｓ ｔ ａ ｌ Ｏｃ ｅ ａ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ １ ）
量 。海水 化 学 需 氧 量 （ Ｃ Ｏ Ｄ） 作 为 海 洋 生 态 环 境
［ 摘 要］ 根据 ２ ０ ０ ８年廉州湾 主要排污 口 Ｄ Ｉ Ｎ、 Ｄ Ｉ Ｐ、 Ｃ Ｏ Ｄ污染 物排放 通量 ， 基于 Ｆ Ｖ Ｃ Ｏ Ｍ 模 式建立 了高
分 辨 率 的廉 州 湾 三维 潮流 数值 模 型 及 Ｄ Ｉ Ｎ、 Ｄ Ｉ Ｐ 、 Ｃ Ｏ Ｄ 迁 移 一 转 化 动 力 学模 型 ， 模 拟 了廉 州 湾 Ｄ Ｉ Ｎ、 Ｄ Ｉ Ｐ 、 Ｃ Ｏ Ｄ 污 染物浓度分布 ， 模 拟结果 与 ２ ０ ０ ９年 ６月 监 测 结 果 进 行 比较 分 析 ， 具 有 较 高 的 一 致 性 。 廉 州 湾 生 态 模 型 可 以 较
水 中营养 盐 的主要 组成 部 分 ， 在 生 物链传 递 中 ， 无
机态 与有 机态 不 断相互 转 化 ， 不 断循 环 ， 也是 影 响 全球 碳循 环 和气候 变 化 的重要 环节 。溶 解 态无 机 氮（ Ｄ Ｉ Ｎ） 含 量 为 氨氮 、 硝 酸 盐 和亚 硝 酸 盐 含 量 的 总和 。溶 解态 无 机磷 （ Ｄ Ｉ Ｐ） 为 海 水 中的磷 酸盐 含
基于FVCOM的福建连江海域潮汐潮流数值模拟
基于FVCOM的福建连江海域潮汐潮流数值模拟
于寒;刘桂梅;纪棋严;杨静;朱学明;杨逸秋
【期刊名称】《海洋预报》
【年(卷),期】2022(39)6
【摘要】基于非结构三角形网格的海洋模式FVCOM,建立了福建连江海域三维潮汐潮流数值模型。
通过与观测潮位和实测潮流数据进行对比,发现模拟结果可以较好地反映连江海域潮汐和潮流的时空分布情况,在此基础上对潮汐、潮流和潮余流的特征进行分析。
结果表明:该海域潮汐类型为规则半日潮;潮波主要为逆时针旋转的驻波,在海湾表现出前进波的特点;最大可能潮差由开边界向近岸逐渐增大,在湾顶达到最大。
连江海域以北的潮流类型属于规则半日潮流,以南属于不规则半日潮流;潮流在近岸和海湾表现为往复流,在兴化湾和平潭等海域表现为旋转流;潮余流整体偏小,在苔菉镇等岬角地形处形成流速较大的离岸流,离岸流左右两侧分别为逆时针和顺时针涡旋。
【总页数】12页(P1-12)
【作者】于寒;刘桂梅;纪棋严;杨静;朱学明;杨逸秋
【作者单位】国家海洋环境预报中心;浙江海洋大学;南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)
【正文语种】中文
【中图分类】P731.2
【相关文献】
1.基于FVCOM的象山港海域潮汐潮流与温盐结构特征数值模拟
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5.基于FVCOM的廉州湾及周边海域三维潮汐潮流数值模拟（英文）
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大亚湾海域潮流场谱方法数值模拟
模 型， 模拟计算 了均匀方池水柱微扰 引起 的水波运 动， 并以大亚湾海域为背景 ， 由静止水位 算起 ， 模拟计算 了区域 的潮流。 关键词 中图法分类号
潮波是海水运 动的主要表现形式 ， 求解潮 波方 程 ， 索和 预测海 水 运 动 规律 是 海 洋 动 力学 的 主要 探 任务之一。由于潮波 方程 比较复杂 ， 很难求出其解 析 解 ， 对潮 波方 程 的求解 一般 采用 数值 方法 。 故 潮波的数值模拟主要有三类方法 ： 差分法 、 有限 元法和谱方法。差分法由于不受求解 区域 限制而被 广 泛采用 ， 比较成 熟 的显 隐交替 差 分 法 （ Ｄ 法 ） Ａ Ｉ 能较好地给出潮波方程的数值解。相对差分法求解
２ ０ 年 １ ２ 收到 ０ ６ ２月 ２日 第 一作者 简介 ： 李县法 （９ ２ ） 男 ， １７ 一 ， 河北 任县人 ， 研究 生 ， 研究方 向： 计算物理 通讯作 者简 介 ： 李 华 （９４ ） 女 ， １６ 一 ， 广东梅 县人 ， 究员 ， 研 博
士 ． 士生 导 师 。 硕
一
现采用分裂步数拟谱法 ， 将偏微分项进 行 谱 展 开， 对潮波方程进行求解 ， 模拟不同情况下 的潮波运 动， 对谱方法求解不规则区域问题进行探索。
１ 理论 模型与数值 计算方法
１ １ 理论模 型 ．
描述 海水运 动 的基本 方程 是动 量方 程和 连续性 方程 ， 维潮流 场方 程 已经 能 够 较好 地 表 现 海 水运 二
形 式选 取
＝ ｃ。ｓ
Ｉ＋ｏ 一 ＋ （ ）＝ ｘ Ｏ 。 ０ 警 ３ ｙ ＋ｘ ｈ ＋ ， ｏ ＋ ３
南海北部内潮与非线性内波：观测与数值模拟研究
南海北部内潮与非线性内波：观测与数值模拟研究基于水文观测和数值模拟研究了南海北部内潮和非线性内波现象，主要内容有：吕宋海峡的测流观测与线性内波配极关系的比较；南海北部非线性内波背景环境及运动学参数的地理特征及其季节变化；中尺度涡旋对内孤立波传播影响的数值模拟；南海北部陆坡区内孤立波极性转换的数值模拟和吕宋海峡双屋脊上内波产生的数值模拟。
1.吕宋海峡内潮的观测分析鉴于吕宋海峡观测流的稀少，开展了该海域的海流锚定观测。
运用统计和经验正交函数分析方法研究了观测流特征。
谱分析和能量计算均显示全日潮和半日潮为主要的能量频带，近惯性频率峰值仅出现在斜压分量。
在66m以浅，显著分潮和近惯性频率分量都基本符合线性内波能量一致性关系式E+(ω)/E-(ω)=(ω-f)~2/(ω+f)~2；在其它观测深度，并非所有的主要分潮都满足上述关系。
正压潮和内潮均为混合潮，潮日不等现象明显。
全日分潮平行与垂直于陆架方向的分量几乎相等；而半日分潮垂直于陆架方向分量远大于平行于陆架方向分量；M2和S2潮垂向结构主要表现为第一模态，而K1和O1潮则接近于第二模态；在主温跃层附近，它们的短轴与长轴之比与比值f/ω接近。
2.南海北部非线性内波背景环境及运动学参数的地理特征及其季节变化从遥感图像的统计分析表明，南海北部内波呈现显著的季节变化。
基于海洋再分析资料研究了南海北部的层化特征和非线性内波运动学参数的地理分布特征和季节变化。
南海北部季节性密度跃层从2月开始出现，最大浮力频率约在20m；它在6-7月达到最强，自8月开始减弱，在10月消退。
在8-11月出现另一较深的密度跃层，最大浮力频率约在80m，冬季大致在120m。
季节性密度跃层在4-9月十分明显，在8-10月出现双跃层现象，而在冬季仅出现较弱的第二密度跃层。
在1-3月和10-12月深水区最大浮力频率值要大于浅水区，而在5-9月情况则相反。
浮力频率最大值所在深度随季节变化显著，冬季最深；6-7月则最浅。
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( 9) ( 10) ( 11)
( 12) ( 13) ( 14) ( 15) ( 16)
S M ( 1 + 6A G M - 9A 1A 2G H ) - S H ( 12A G H + 9A 1A 2G H ) = A 1( 1 - 3C 1 ) , S q= 0. 20,
2 1
2 1
在正压环流中 , 海水密度为常数 , 在式( 13) 中 , G H = 0. A 1 、 A 2、 B 1、 B 2、 C1 、 E 1、 E 2 为经验常数, 其 值由试验所得 , ( A 1, A 2 , B 1 , B 2 , C 1) = ( 0. 92, 0. 74, 16. 6, 10. 1, 0. 08) , ( E 1 , E 2 ) = ( 1. 8, 1. 33) . 1. 3 边界条件 动力学边界条件为 : 在自由表面上满足 K M 5u 5v 0 , = (S ax , S ay , R→ 0, Q D 5R 5R 对于纯天文潮 , S a = 0; 在近海底处满足 K M 5u 5v 2 2 1/ 2 z D 5R, 5R = C ( u + v ) ( u , v ) , R→- 1, 式 ( 18) 中, k2 , 0. 002 5 , ( 19) ln ( z / z 0) k 是卡门常数 , k = 0. 4; z 0 是海底粗糙度 , 在潮流模拟中 z 0 可取为 0. 002～ 0. 01m ; z 是离海底 最近网格与海底的距离 . 垂直边界条件满足 X( 0) = X( - 1) = 0. ( 20) C z = m ax
前 言
北部湾是南海的主要海湾. 由于潮流是海洋资源开发、 海洋工程发展及海洋环境管理中必 须考虑的动力因素 , 因此研究北部湾潮流的空间结构具有重要意义. 迄今 , 已有一些北部湾的 二维潮波研究 [ 1, 2] , 但三维潮波研究尚不多见 [ 3] , 且尚未深入探讨三维潮波的空间结构特征. 在 其他海域的三维潮波研究中 , 窦振兴等[ 4] 采用 Sig ma 坐标系下的三维模型, 克服了固定分层模 型[ 5] 在浅水部分垂直方向分辨率很低的缺点 , 在应用中获得了良好的效果, 但在数值方法上, 以往 Sigma 坐标系下的三维模型[ 4, 6] 都采用过程分裂法 , 先用二维模型求解快过程—— 表面 重力波——获得一个自由表面, 再用三维模型求解慢过程—— 内重力波—— 获得三维流场 . 过 程分裂法有较好的计算精度, 但计算量较大, 程序也较复杂. 本文采用分裂算子法1, 2) , 不须要 将三维潮流中的快过程与慢过程分开 , 可直接求解自由表面及速度场. 应用本模型对北部湾 K 1、 M 2 分潮做了 6 层模式的模拟, 潮波系统的模拟结果与观测值符 合较好 . 并获得了潮流空间结构特征 .
xy x y y x
( 23)
( 24)
( 25) f ( x , y , R, t ) = f , ( x , y , R, t) = f , ( x , y , R, t ) . 变量分布在交错网格上, 其相对位置如图 1 所示 . 在对方程进行离散时, 先将动量方程( 2) 、 ( 3) 分裂成如下形式: Du
22
海洋学报 19 卷
1 基本方程组
1. 1 潮流动力学方程组 北部湾是一个较小的海湾, 海平面可用笛卡尔直角坐标系表明, 垂直方向采用 R 坐标变 换 , R= ( z - G) / ( H + G) , H ( x , y ) 为平均海平面到海底的距离 , G( x , y , t) 为海面升降, 在 z = G 时 , R= 0, 在 z = - H 时 , R= - 1, 在 R 坐标系下, 正压环流的控制方程组可写为 5G 5uD 5uD 5w + + + = 0, ( 1) 5t 5x 5 y 5R 5uD 5u2D 5uvD 5uw 5G + + + + 5t 5x 5y 5R f v D gD 5x 5 K M 5u 5 5u 5 5u 5 v = 5R + 5x 2A M D 5x + 5y A M D 5y + 5x , ( 2) D 5R 5uD 5uv D 5v 2D 5vw 5G + + + + + 5t 5x 5y 5R f uD gD 5y 5 K M 5v 5 5v 5 5u 5v = 5R + 5t 2A M D 5y + 5x A M D 5y + 5x , ( 3) D 5R 式中, D 为水深 , D = H + G; f 为科氏力系数 , A M 为水平方向紊动粘滞系数 ; K M 分垂直方向紊 动粘滞系数, X 为坐标变换后产生的一个垂向速度 , 实际上, 它垂直于 Sigma 分层, 三维笛卡尔 直角坐标系中的垂向速度 X 与 Sig ma 坐标系中的速度场有如下关系 : 5D 5 G 5 D 5G 5D 5G ( 4) X= w - u R 5x + 5x - v R 5y + 5y - R 5t + 5t . 1. 2 紊流封闭方程 许多三维模型都将垂直紊动粘滞系数 K M 取为常量 , 实际上垂直紊动粘滞系数是随水深 变化的 . 叶安乐[ 7] 在探讨潮流椭圆长轴方向随深度变化的特征时发现 , 最大流速方向对 K M 的 取值是敏感的 , 不同的 K M 值选用可得取截然不同的结论 ; 叶安乐[ 8] 也发现潮流最大流速发生 时刻随深度的变化率也受 K M 值的大小影响; 沈育疆等[ 9] 在模拟中将 K M 取为常量得出了一 个过厚的摩擦影响层, 因此将 K M 取为常量不能完全真实的反映潮流的铅直结构. 本文采用近 年来应用效果很好的紊流封闭模型[ 10] 计算垂计紊动粘滞系数 2 5q 2D 5uq 2 D 5vq 2D 5Xq 2 5 K q 5q2 2K M 5u2 + + + = + + 5v 5t 5x 5y 5R 5R D 5R D 5R 5R 2g 5Q 2Dq 2 5 5q 2 5 5q2 + 0K H + DA H + DA H , ( 5) Q 5R A1 5x 5x 5y 5y 5q 2lD 5uq 2l D 5vq 2D 5w q 2l 5 K q 5q 2l E 1lK M 5u 2 5v 2 + + + = + + 5t 5x 5y 5R 5R D 5R D 5R 5R 3 2 2 lE 1g 5Q Dq 5 5 q l 5 5q l + KH W+ DA H + DA H , ( 6) Q 0 5 R B1 5 x 5x 5y 5y 2 0 为参 考密度 , Q 0 取为 式 中 , q / s 为紊流动 能; l 为紊流宏观 尺度 ( t urbulence macr oscale) ; Q
摘 要 模型以经 Sig ma 坐标变换后具有自由表面的三维非线性 Nav ier-St okes 方程为 基本方程 , 以分裂算子法剖分动量方程 , 用全隐差分格式求解连续方程得到自由表面 , 最 后计算完整的速度场 . 此外, 采用紊流封闭模型求解垂直方向紊动粘滞系数, 准确获得了 摩擦影响层的潮流结构. 应用本模型计算了北部湾的潮波运动, 重现了 K 1、 M 2 分潮潮波 系统并揭示了潮流的空间结构特征 . 关键词 三维模型 紊流封闭模型 北部湾潮流ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x y x n+ 1/ 2 = DR K M + Dx 2 A M D Dx ( u) + Dy { A M D [ Dy ( u ) + Dx ( v ) ] } , R( u ) x D D x ( Du) n+ 1 - D n un+ 1/ 2 n+ 1 = - gD Dx ( G) , $t
A H 为水平方向的物质扩散系数, 垂向紊动粘滞系数 K M 和垂向扩散系数 K H 、 K q 分别由下列 公式确定 K M = lqS M , K H = lqS H , K q = lqS q, SM 、 S H、 S q 为稳定性函数 ( st abilit y f unct ion ) , S M 、 SH、 S q 由下列方程组求解: 2 2 2 1/ 2 l 5u 5v , G M = q 2D 5R + 5R g 5Q 0 5 R, q DQ S M ( 6A 1A 2G M ) + S H ( 1- 2A 2 B 2G H - 12A 2A 2G H ) = A 2, GH= l
第 19 卷 第 2 期 1997-03
海 洋 学 报 ACT A OCEANOL OGICA SINICA
V o l. 19, N o. 2 M arch, 1997
北部湾三维潮流数值模拟
夏华永 殷忠斌 郭芝兰 陈 明 剑
( 广西海洋监测预报中心 , 北海 ) ( 广西科委 , 南宁 )
本文于 1996-01-02 收到 , 修改稿于 1996-08-02 收到 . 1) W ang J. L A M yasak and R G In gram . A t hree di mens ional num erical sim ulat ion of Huds on Bay summ er circulation . J. p. o. , 1994 ( in pr ess ) . 2) W ang J and M Ikeda. O n st abilit y of f init e dif feren ce schem es for inert ial os cill at ions in ocean general circulation model s. Sub mit ted to Int ern at ional J. N umo M et hods in Fluid s, July, 1994.