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《大连理工大学》 2011年
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三维非结构波流耦合数值模型树立及使用研讨

王金华  
【摘要】:波流相互效果对水动力、水环境有重要影响,许多学者对这一范畴进行了研讨。选用非结构网格能够很好拟合杂乱的岸线鸿沟及对要点研讨区域进行部分加密。现在根据非结构网格的彻底波流耦合模型研讨较少。本文在前人的研讨工作根底上,树立了非结构波流彻底耦合数值模型,并对树立的模型进行了一系列验证及使用研讨。 树立了一个并行的非结构网格波涛数值模型,模型恪守波能守恒方程,考虑了浅水效应、折射、波能耗散等影响要素。对树立的波涛模型与非结构有限体积水流数值模型进行彻底耦合,耦合进程包含三维辐射应力、斯托克斯漂流、波涛耗散对紊流方程的效果等。经过几个比如对树立的模型进行了验证,侧重研讨了“卡特里娜”飓风引起的风暴潮,模仿的波要素和水位与实测值符合较好。经过几组实验研讨了波涛效应对水位的影响,实验标明辐射应力、波涛导致的表层应力对水位影响较大,波涛导致的底层应力对水位影响较小,模型包含波涛的效果对预告风暴潮引起的水位改变至关重要。 经过拉格朗日办法研讨了渤海冬夏日环流及潮、风、海气热交流和入海径流对渤海环流的影响。研讨标明:粒子输移存在显着的三维结构;三个湾内水体运送均较小、表底层相差不大;渤海夏日环流强度较冬天强;由风引起的拉格朗日水体运送对渤海环流影响较大;温盐环流对水体运送的影响首要在夏日,在冬天,影响能够疏忽;河流只对河口邻近环流结构有影响;夏日,与热盐、风比较潮流对拉格朗日水体运送奉献较小;只考虑单分潮的效果将不能反映渤海的实践环流状况。 树立了三维溢油模仿体系用于预告海上溢油的轨道和终究归宿。模型包含水流与输移-归宿两个模块。水流模块选用非结构有限体积、波流耦合数值模型。在输移-归宿模块中选用粒子追寻法模仿油膜的输运。油的搬迁进程包含对流、扩展、紊动分散、附着在岸边、沉降到海底等;转化进程包含蒸发、溶解、乳化等。使用树立的溢油模仿体系对渤海海峡发作的突发性溢油事端进行了模仿。 对大伙房水库的均匀停留时刻、水龄及水质进行了数值模仿研讨。研讨标明:在高、均匀、低流量状况下,从上游开释的示踪物质停留时刻分别为125d、236d和521d;水龄跟着上游流量改变而改变;在垂向上表层水龄较底层大,越往下流表底层水龄相差越小;水库中由温度改变引起的密度流对水龄散布具有重要影响,是引起表底层水龄散布异同的首要原因;经过敏感度剖析查验了参数对水质模型的影响,模型成功再现了水质变量在时刻和空间上的散布。模型可为水库的工程规划及办理供给协助。
【学位颁发单位】:大连理工大学
【学位等级】:博士
【学位颁发年份】:2011
【分类号】:TV135

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【引用文献】
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