洋山港及邻近海域悬沙输运特征研究*

基于SWEM2D数值模型,建立了一个范围包括洋山港、长江口及杭州湾的二维水流泥沙数学模型。根据2004年5月洋山港实测水文泥沙资料,认为洋山港区域悬沙垂向切变输运较小,可忽略该项对悬沙输运的影响,采用二维泥沙数学模型能基本反映出该区域悬沙输运特点。利用2004年5月洋山港及邻近海域实测水文泥沙资料对模型计算结果进行验证,验证结果表明模型计算结果与实际情况吻合良好。在此基础上,根据模型计算结果计算了洋山港及邻近海域大、中、小潮期间悬沙输运速度。结果表明,洋山港区域悬沙主要以欧拉输运为主,斯托克斯漂移、潮泵输运为辅。该区域西口门高含沙量主要是受到长江口及杭州湾悬沙输运富集的影响。其邻近海域主要的悬沙输运在近南汇边滩以东区域分成两股,一股向北,一股沿着南汇南岸的水下泥沙通道,径直流向杭州湾,并在杭州湾的悬沙输运的带动下,向洋山港流去。     

南黄海辐射沙脊群悬沙特征研究

为了探明南黄海海域悬沙场的特征,以指导港口建设,通过人工神经网络,将平面二维潮流数值模型、天气图和水文测验数据联系起来,构建了平面二维悬浮泥沙模型。首先运用人工神经网络求出实测含沙量与水动力之间的函数关系,再把潮流模型和风场计算值代入此关系式,最后求出该海域含沙量平面分布。模型的计算结果表明:波浪掀沙和水流输沙是整个海域宏观水动力特征;西洋潮流水道处于冲刷状态,有利于深槽的维持;含沙量等值线与等水深线形状大体一致。     

浅水方程无结构网格有限体积法研究进展

回顾了近些年国内外基于无结构网格的有限体积法模拟浅水流动的发展,着重论述了无结构网格的有限体积法的应用、高性能的法向数值通量的计算格式、物理量的重构和浅水流动静水压力项与底坡项的平衡问题.讨论了无结构网格有限体积法隐式求解、减小局部一维化误差和构造具有明确物理意义的消除虚假流动的计算方法等有待于进一步研究的方向.     

三门湾海域悬沙输运特征及其影响机制*

基于2013年洪枯季三门湾海域12个测站潮流和含沙量同步观测资料,运用机制分解法研究三门湾枯季和洪季悬沙输移变化特征,探讨不同水动力因子的贡献率。结果表明：1）无论是洪季还是枯季,三门湾的欧拉余流和斯托克斯余流从小潮至大潮逐渐增大。欧拉余流方向基本向海,斯托克斯余流绝大部分向陆。单宽输水量的大小和方向主要由欧拉余流决定。2）枯季时三门湾海域“平流输沙（T1+T2）”对单宽输沙量绝对值的贡献率最大,其中T1项最大贡献率可达83%;“潮泵输沙项（T3+T4+T5）”的贡献率在湾中区域最大。洪季时,三门湾的平流输沙项的贡献率降低,而潮泵输沙项贡献率增大。3）无论是洪季和枯季时,三门湾泥沙净输运个别站位（SM08和SM11）输沙方向相反,其他站位的规律基本一致。     

网格节点型有限体积法在滑动轴承润滑特性求解中的应用

本文采用网格节点型有限体积法求解二维瞬态雷诺方程,采用矢量化方法离散雷诺方程,从而构建并得到新的数值模型,该模型既有有限体积法守恒性的特点,又能适用于结构复杂的求解域.通过与相关算例的对比验证,证明了该模型可适用于滑动轴承润滑特性的研究,同时精度也可以得到保证;根据计算得到的压力分布特点,采用不同的网格类型和网格数量重新划分求解域,并对计算结果和时间进行了对比,结果表明可以采用不同的稀疏网格来提高计算效率;通过计算圆锥形织构轴承的压力分布,证实了该模型对复杂求解域的良好适用性.     

一种有限体积法三维港内粘性泥沙淤积模型研究

基于物理量守恒的有限体积法,建立了三维粘性泥沙运动及回淤数学模型。平面采用无结构三角形网格划分计算区域、拟合复杂海岸边界,垂向采用坐标变换技术,适应不平坦海底地形。以天津港港内泥沙回淤为例,模拟三维粘性泥沙的输运过程,得出了港内垂向分层潮流流场、垂向含沙量变化、淤积历程及淤积分布。结合实测地形资料对模型进行验证,为研究三维泥沙运动特性提供了一种新的方法。     

有限体积法在求解传热学中温度场的应用初探

通过把有限体积法应用到传热学中求解温度场，初步探讨了有限体积法的原理和方法以及用此方法在求解温度场中的特点和作用，并计算了简单的实例；为今后更进一步深入地研究和探讨打下了良好的基础。     

河道三维水流数值模型及应用

天然河道水流、泥沙运动在空间上属三维问题,故提出一种三维明渠水流数学模型,将该模型应用到黄河贵德水文站下游某河段,模拟的流速、水位与实测资料吻合较好;流量沿程分布结果表明模型具有良好的物理量守恒性;给出的流速垂向分布、紊动能量等参数亦是合理的,为河道三维水流结构分析提供了依据。     

有限体积法在一维平底溃坝问题研究中的应用

以一维平底溃坝问题为例,讨论了有限体积法的应用。从溃坝基本方程入手,采用Roe方法计算界面数值通量,采用空间一阶、时间二阶格式（预测校正二步格式）计算溃坝问题,得到了满意的结果。     

基于非结构网格的Godunov格式的二维浅水有限体积数值计算模式

利用非结构化的有限体积方法,建立了二维浅水方程高精度、高分辨率模型。以HLL类型的近似Riemann解计算界面通量,通过多维限制线性重构和三阶TVDRunge-Kutta法获得了空间和时间都具有高阶精度的格式。控制体三点坐标的斜底模型方法处理底坡源项和全隐式方法处理摩擦源项保证了格式的稳定性。通过连接丹麦和瑞典的跨海实际工程进行了潮流模拟,验证了模型的适用性和有效性。     

南黄海辐射沙脊群海域三维水动力数值模拟

基于无规则网格的有限体积海岸海洋模型(FVCOM),建立适用于辐射沙脊群海域的三维潮流数学模型。为了更好地贴合不规则海岸边界,平面采用三角形网格剖分,垂向采用σ坐标进行模拟。结果表明,模型的计算值与观测值吻合良好,较好地反映了研究海域流场的时空分布特征。整个海域流场由南、北两股潮流向弶港辐聚辐散,各深槽流速较大而集中,流向与深槽走向十分一致;弶港以北,表、底层余流方向都是从南到北的沿岸流,南部海域的近岸余流有逆时针的旋转流,近深槽余流大都指向深槽。     

河口垂向二维悬沙输移数学模型

针对窄深的潮汐河口建立了沿宽度方向积分平均的垂向二维悬沙输移数学模型,潮流场的模拟采用三维MOHID模型,悬沙对流扩散方程采用Galerkin有限元法进行求解。利用该模型模拟了长江口北槽段潮流输沙过程,计算结果与实测资料较好吻合,表明了该模型能够模拟窄深的潮汐型河口地区悬沙输移过程。     

南海台风特征及台风场数值改进研究

通过搜集南海台风资料,对近10 a南海台风的规律进行了总结。利用Ueno台风风场模型和改进的藤田公式,引入压差修正系数和后报风场数据,构建了1330和1409号台风风场,并应用测站观测资料对模拟数据进行对比与误差分析。结果表明:西北太平洋移入南海的热带气旋整体上比南海生成的热带气旋数量多、强度大;南海海域生成的登陆台风在我国登陆较少,多在越南登陆。改进的模型风场极值相对误差小;引入后报数据后,合成风场数据相关性更好,误差更小。     

南黄海辐射沙脊群西洋水道质点示踪数值模拟

基于二维水动力数学模型和现有西洋垂线流速分布公式,运用Lagrange质点示踪法计算分析了南黄海辐射沙脊群北部西洋水域的质点运动轨迹,并与投放到该海域的GPS漂流浮标运动轨迹作比较,计算结果与实测浮标漂流轨迹吻合良好。模拟结果表明,西洋水域的涨潮表层流速最大可达3.5 m/s,落潮流速最大可达2.0 m/s,水质点运动主要沿着主槽方向,当质点运动到潮流沙脊区域,其运动会发生偏移,Lagrange余流方向指向南面。     

南海极浅水下浮式平台锚泊系统数值计算和模型试验对比

依托南海近岛礁地形,设计了一套悬链线式平台锚泊定位系统。通过数值计算结果和模型试验结果进行对比,分析该锚泊系统的定位能力。试验模拟了各种风浪流等海洋条件,详叙了模型试验的具体过程。通过对比分析数值计算和模型试验的统计数据,分析数据差异的原因,以期较为准确地预报该半潜平台作业时的运动和受力情况,同时也验证了所设计锚泊系统的可行性,为今后新平台和新锚泊方式的开发设计提供依据。     

金塘水道悬沙场遥感反演及数值模拟

基于GOCI遥感数据,通过三种遥感模型的比较,选择了精度较高的神经网络模型,对2015年6月大潮时期的悬沙场进行解译,并建立了二维潮流泥沙数学模型对同时段的悬沙场进行了模拟。比较遥感解译与数模的结果得到:金塘水道悬沙场呈现北高南低的分布特征,时间上具有明显的周期性,涨潮时悬沙量逐渐减小,落潮时逐渐增大;遥感解译与数模模拟推算得到的水体表面的悬沙场在分布趋势和量值上较为一致,为大范围水域缺少泥沙分布资料的情况提供了一种可借鉴的研究方法。     

A finite pointset method for the numerical simulation of free surface flow around a ship

In this paper, we present a Finite pointset method (FPM) for the numerical simulation of free surface flow around a ship in calm water. It is a Lagrangian and meshless particle scheme which is applied to the projection method for the incompressible governing equations. This requires the solution of Poisson problems in each time step, so a moving least squares (MLS) interpolants is used for the spatial derivatives in order to discretize the Poisson equation with pressure-Dirichlet condition of free surface flow in meshless structure. Meanwhile, an additional problem of the periodic particle locations redistribution in the present approach is still handled by MLS interpolants. With the proposed FPM technique, problems associated with the free surface flow around a ship are circumvented. A verification of numerical modeling is made using the Wigley hull and the validity of the proposed methodology is examined by comparing the detail of wave profile and wave-making resistance with Series 60 model. The results demonstrate that FPM is able to perform efficient and stable simulations of free surface flow around a ship.     

Environmental impact assessment of sediment dumping in the southern Baltic Sea using meiofaunal indicators

An experimental sediment dumping was carried out in the southern part of the Mecklenburg Bight in June 2001. Foraminiferans and ostracods from superficial sandy sediment were studied in a time series from before dumping until March 2004 in order to assess changes in associations and recolonization patterns of both groups. Additionally, an area sampling covering the dumping site and its surroundings from 15.5 to 20.7 m water depth made it possible to compare associations inside and outside the dumping area as well as the water depth dependent distribution of foraminiferans and ostracods. Salinity values vary within the high alpha-mesohaline and low polyhaline range. The dominating species are Ammotium cassis (Foraminifera) and Sarsicytheridea bradii (Ostracoda). The diversity is low (Fisher alpha index from 0.4 to 3.2 for foraminiferans and 1.0 to 2.5 for ostracods), but higher within the dumping site samples. These higher values are explainable by input of allochthonous tests and valves representing additional species. After the sediment dumping it took two and a half years to re-establish the total foraminiferan association and the total foraminifer/ostracod ratio within the dumping site. Total foraminiferan abundance increases remarkably with water depth (mean 83 tests in 100 ml) driven by higher nutrient availability and more suitable salinity and temperature values within the zone of the oscillating halocline. The distribution of shallow water species such as Cribroelphidium excavatum, Eucythere argus and Hirschmannia viridis, within the transient water layer A. cassis, Nodulina dentaliniformis, S. bradii and Palmoconcha laevata and below Eggerella scabra indicate the depth position of the halocline. Water depth and sediment dumping influence are the main driving factors for the distribution of foraminifer and ostracod associations within the study area. However, a significant sedimentological difference between samples inside and outside the dumping area is not recognizable.     

渤海水域采运砂石行业治理难点及对策

文中介绍了海上砂石无序开采给社会带来的负面影响,分析了砂石运输船治理存在的问题,提出了砂石船运输治理的相应对策。