基于FVCOM的杭州湾三维泥沙数值模拟

应用FVCOM建立了三维潮流泥沙数学模型,根据实测水文资料,对杭州湾开展了三维潮流泥沙验证,结果基本满意.应用模型计算了杭州湾大潮期间涨落潮泥沙输运过程,通过平面、立面的泥沙分布特征,成功再现了杭州湾潮流泥沙的运动过程.尽管模拟精度达不到平面二维模型的水平,但为三维潮流泥沙模型在强潮河口湾的应用作了重要的探索,通过进一步完善模型参数及分析,模型可以应用于涉水建筑物对附近三维水沙影响的分析评估,可为强潮河口湾开发、水环境保护及生态建设等提供更加丰富的研究成果,具有广阔的应用前景.     

用改进的Boussinesq方程模拟潜堤上的波浪变形

研究了一种改进的Boussinesq方程,采用预报校正格式对该方程进行了数值离散,并对淹没潜堤上的波浪变形进行了数值模拟,从数值模拟结果和实测值的比较结果来看,该方程能较好地模拟波浪在潜堤上传播时波面的变形过程,可以用于实际中的波浪问题计算。这种改进的Boussinesq方程本身及其求解方法需做进一步的完善。研究结果为实际应用Boussinesq方程来研究复杂地形上的波浪传播提供一定的理论指导。     

抛物形缓坡方程的数值研究

对2种典型的抛物形缓坡方程进行比较系统的数值研究。通过对4种典型地形上的波浪变形的数值模拟，详细讨论了网格节点数对数值解精度的影响、模型对初始入射角的敏感程度、非线性项对数值结果的影响等。研究结果可为实际应用抛物形缓坡方程研究大区域复杂地形上的波浪传播提供一定的理论指导。     

非静压假定的δ坐标下垂向二维浅水模型的应用研究

本文采用δ坐标下的垂向二维自由表面流动的κ－ε双方程湍流数学模型，加入动水压力项，采用有限体积法来离散，求解模型时利用SIMPLE算法。本模型通过带有槽沟的明渠水流资料进行验证，计算结果与实测结果吻合较好，在预测底部有潜堤明渠水流时，计算出潜堤后面有明显的回流。     

非正交曲线坐标下三维弯曲河流湍流数学模型

本文在水平方向采用非正交曲线坐标，在垂直方向采用笛卡尔坐标系统，结合实际河床地形实行堵塞技术以实现对实际地形的模拟，在河床表面使用壁面函数法模拟河底阻力，在自由水面采用改进的“刚盖假定”方法，研究开发了非正交三维曲线坐标下的κ-ε双方程湍流模型。通过实验室弯道对模型进行了验证，计算结果与实测值吻合较好，将模型应用于天然连续弯曲河流的流场计算，给出了4层流速矢量图和4个断面二次流矢量图。     

浙江苍南淤泥质潮滩开挖港池和航道的回淤分析

应用半经验公式对浙江苍南淤泥质海域开挖式港池和外航道进行回淤计算,计算显示,港池和外航道的年回淤量约占疏浚开挖量的13.5%,1次台风的骤淤厚度均在50 cm之内,台风过后3.5万t级船舶可以正常出入,表明苍南海域具备建港条件。     

河口水沙数学模型的并行化研究

为了提高河口水沙数学模型的计算速度,通过基于共享内存的OpenMP和基于区域分解的消息传递模型（MPI并行）两种并行方法,将串行的河口水沙数学模型并行化。将并行模型应用到钱塘江河口潮流泥沙运动模拟实例中。结果表明,该并行模型能大大提高计算速度。其中,OpenMP方法并行效率较低,而基于区域分解的MPI并行有很好的加速效果,在64个处理器上加速比可接近36,具有较大的推广价值。     

基于AUSM~+-UP格式的有限体积模型及其在钱塘江河口的应用

通过引入空气动力学计算领域中发展起来的AUSM+-UP格式,建立了基于非结构网格的有限体积法求解二维间断浅水流动的数学模型。模型通过变量重构和梯度限制将空间精度提高到二阶,同时使用单元节点水深计算压力项以实现源项平衡,并对动边界进行特殊处理。最后模拟了两个经典的水力学算例和钱塘江河口潮流运动实例,结果表明模型不仅保持了AUSM+-UP格式的各种优点,而且在实际应用中具有良好的精度及适用性。     

非正交曲线坐标下水流和污染物扩散输移的数值计算

基于非正交曲线坐标下水流与污染物扩散输移的深度平均数学模型，采用k-ε双方程湍流模型和速度—水深耦合算法，应用于实验室连续弯道的水流及污染物扩散输移的数值模拟，分别计算了流场及岸边和中心污染物排放的浓度场，得到与实测值吻合良好的计算值。