福建沿海台风浪模拟及其对台风路径平移的响应*

针对福建沿海台风频发对港航工程建设的影响,以ECMWF背景风场和Holland模型风场叠加作为驱动风场建立SWAN数值模型,对201808号台风“玛莉亚”引起的台风浪进行数值模拟。通过对“玛莉亚”的路径进行平移,选择漳州、泉州、宁德作为福建沿海3个典型的台风登陆点,派生出3条理想台风路径。结果表明：1）随着台风中心由太平洋靠近福建省沿海,各特征点附近海域产生的有效波高先逐渐增大再逐渐减小。2）在各台风路径下,路径左侧海域波向由SSW转为NNE,而路径右侧海域波向由SSW转向WNW。3）台风中心距离福建省越近,各特征点波向变化的速率越快。4）台风路径平移响应对优化港航工程防台方案具有一定的参考价值。     

透浪建筑物掩护水域波浪数值模拟研究

为了研究透浪水工结构掩护水域的波浪条件,采用MIKE21系列软件的BW模块及SWAN模型对假定工况下的波 浪传播进行了模拟。通过2组数值模拟结果与整体波浪物理模型试验结果的对比,比较了2种数值方法模拟掩护水域波浪条 件的可行性及适用性,然后采用SWAN模型模拟了12级风条件下潜堤掩护水域的风浪场,取得了较好的效果。     

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。     

基于WRF-SWAN模式的韦帕台风波浪场模拟

为获取更为准确的台风过程波浪模拟结果,将中尺度大气模式WRFD海面以上10 m处风速资料作为驱动风场提供给第三代海浪模式SWAN进行波浪计算,模拟了0713号"韦帕"台风的波浪场过程。模拟和实测资料比较结果表明WRF模式能较好地模拟韦帕台风过程,给SWAN模型提供高精度风场资料,WRF-SWAN模式能够较好模拟韦帕台风过程中海浪的演化和传播。     

江苏如东附近海域风浪场的数值模拟

介绍国际上较为先进的第3代近岸波浪数学模型SWAN模型。先选用水下圆形浅滩试验对模型进行验证计算，再对江苏如东附近海域在定常风和“9711”号台风作用下的波浪场进行了模拟，通过与现场测量结果的比较，表明SWAN模型可以较合理地反映江苏如东附近海域在定常风和“9711”号台风作用下风浪的成长和传播过程。     

连云港海域“达维”台风风暴潮数值模拟*

“达维”台风是建国以来登陆长江以北地区最强的台风。应用Jelesnianski台风参数模型、MIKE-SW波浪模型和MIKE-FM潮流模型,研究该台风在江苏海域登陆过程中台风浪、风暴潮的分布特征。计算结果表明,台风参数模型和台风浪模型验证较好,能够为风暴潮模拟提供准确的动力条件。台风过境期间,连云港海域最大风速超过40 ms,产生明显的海面强烈上升现象,台风中心附近水域最大风暴增水为1.7～1.8 m,高潮时刻风暴增水为0.6～0.7 m。该模拟系统能够准确模拟台风过境期间连云港海域风暴潮变化过程,对防灾减灾的数值预报具有重要价值。     

台风对泰国某港引起的风浪数值模拟研究

基于MIKE 21-SW风浪数值模型,将1980年以来在泰国湾过境的最强台风"盖伊"作为典型台风,计算了该台风过境期间泰国马达普港海域的台风浪.通过对比美国海岸防护手册推荐的最大台风浪计算经验公式,得到该手册计算结果与本文模型模拟的泰国湾最大台风浪结果基本一致.模拟结果表明防波堤外侧有效波高为4.4 m,谱峰波周期为1...     

双台风下江苏沿海的波浪数值模拟

为研究江苏沿海海域受双台风布拉万和天秤的影响情况,应用Holland模型与ERA背景风场数据构建双台风布拉万和天秤的模拟风场,结合MIKE SW模块进行台风浪的数值模拟试验,通过与卫星轨道数据、实测站点数据对比对模拟的有效波高进行了验证,研究了东中国海范围和江苏沿海海域的波浪场(混合浪、风浪和涌浪)特征。其中,在模拟风场的构建中,比例系数e至为关键,通过进行参数试验确定较优系数值。研究结果表明台风布拉万主要以风浪形式影响江苏沿海海域,出现的风浪最大值为10.4 m,台风天秤是以涌浪形式影响,涌浪最大值为2.4 m,且台风布拉万的影响强度明显大于台风天秤。     

台风路径对长江口各汊道波高的影响

基于第三代海浪数值模式SWAN,将Holland梯度风场和CCMP背景风场叠加作为输入风场驱动模型,模拟0515号"卡努"台风的波浪传播过程,通过Jason-1卫星数据对模拟的风速和波高进行验证。在此基础上,将"卡努"路径向东平移构造出8条不同的台风路径,对不同台风路径下长江口各汊道的波高分布进行研究。结果表明,当台风路径范围覆盖整个长江口时,长江口各汊道产生的波高值较大,从长江口西侧和东侧经过时影响较小。当台风靠近长江口口门处穿过时,口门附近的北支、北槽和北港河段波高值较大;当台风靠近长江口南支附近穿过时,南支和南港河段波高值较大。当台风横穿长江口时,台风对长江口波高的影响口门外大于口门内,口门外波高最大值达到2～3 m,口门内波高最大值为1～2 m。     

船舶横浪倾覆试验及数值模拟

本文介绍船模倾覆试验的结果及其数值模拟。试验表明，在横浪情况下船舶因装载造成的横倾角，会大大增加倾覆的危险性。对这一结论进行的数值模拟与实测结果符合良好。     

SWAN在台湾海峡台风浪场数值模拟中的应用研究

简要介绍了波浪模式的发展及应用较为广泛的几种第三代能量谱海浪模式的特点。为了研究台湾海峡台风浪场的分布特征,以0903号"莲花"台风为例,选取第三代能量谱海浪模式SWAN,充分考虑底摩擦、风、白浪破碎、波波非线性相互作用、波浪浅化效应等物理过程,模拟了该海域的台风浪场的分布特征。将模拟结果与实测波浪、风资料对比分析,结果表明风速、有效波高计算值与实际值符合性较好,SWAN模式在海域的适应性良好。     

基于台风浪后报模型的外海重现期波浪要素分析

选用Jelesnianski(1965)热带气旋经验风场模式模拟台风场,采用基于动谱平衡方程的SWAN模型模拟台风浪,对1951—2010年我国东南沿海可能产生较大影响的台风浪进行了推算。在良好的风、浪验证基础上,基于台风浪数值后报结果,将波高数据进行回归分析,通过对广东沿海外海波要素计算结果与实测资料对比,结果表明两者吻合良好,可为海区内工程提供较好的参考。     

福建沿海台风浪数值模拟及特性分析

以Holland模型风场和CCMP背景风场相叠加构造台风风场,驱动第三代海浪模式SWAN对登陆福建的0908号台风"莫拉克"和1013号台风"鲇鱼"发生的台风浪过程进行数值模拟,并运用Jason-1卫星数据对模拟结果进行验证,结果显示模拟风速、有效波高值和卫星资料值吻合较好。在此基础上分析福建海域的台风浪时空分布特征和近岸三处海湾的波高变化过程,结果显示:台风过程中,最大风速和浪高值均位于台风移动中心右侧,风浪夹角与到台风中心的距离成正比且右侧夹角较小,左侧较大,台风中心对应着浪高的低值区,波高分布在海峡内外表现出较大的不对称性。"莫拉克"过程中,福建东北部海域出现10.8 m大浪,厦门湾、兴化湾、三沙湾内波高主要由风浪引起;"鲇鱼"过程中,福建南部海域出现9.2 m大浪,兴化湾、三沙湾内波高主要由风浪引起,厦门湾受到一定的南部海域涌浪的影响。     

基于WRF与MIKE-SW模式的连云港海域台风浪数值模拟

为准确模拟台风过境期间连云港海域波浪场分布,将大气模式WRF模拟的海面10 m风速作为波浪模式MIKESW的驱动风场,再现0713号台风过境期间波浪变化过程。数模与实测资料验证结果表明WRF模式成功复演了韦帕台风移动、风速变化过程,考虑风暴潮增水效应的MIKE-SW台风浪模型能够较好地反映台风过境期间海浪成长过程。     

中国内海台风浪传播和演化过程数值模拟

基于波作用量守恒方程建立我国内海台风浪生成与传播的模型。用谱峰周期来界定涌浪,通过对全区域的典型台风浪过程的模拟计算,分析了内海台风浪时、空分布特征和演化过程。研究表明:台风登陆后,从能量扩散速度判断,应经历能量由高频向低频转化的过程(易形成长周期波浪),均可传播到渤海海域。生成长周期波浪后,波能衰减速度显著减慢,长周期波浪可在我国北方海域生存2 d以上。涌浪在台风登陆之后的传播速度很快,为50～60 km/h,涌浪传播速度在我国内海可以达到台风中心运动速度的2倍左右。     

基于CFD的规则波顺浪数值水池模拟

基于CFD（ Computational Fluid Dynamics）和粘性数值波浪水池技术,对顺浪航态的规则波波浪环境进行数值模拟,采用边界造波法进行波浪生成,VOF（Volume of Fluid）法模拟自由面。本文改进了传统的基于规则波的顶浪数值模拟方法,在特定波浪、不同航速条件下进行了顺浪航态的数值水池模拟。根据模拟呈现的动态效果,以及与Matlab仿真结果的对比,对试验的准确性进行验证。     

江苏沿海近岸台风浪数值模拟*

以台风“梅花”为例,采用QSCAT/NCEP再分析风场资料和捷氏台风经验模型构造混合型台风风场,以此作为驱动条件,利用MIKE21波浪谱模型对江苏沿海近岸台风浪进行数值模拟,并针对潮位变化对模拟结果的影响进行对比分析.结果表明,该模拟方法可以较好地复演台风浪发展的整个过程,而考虑潮位变化的影响有助于台风浪模拟精度的提高.     

舰船顶浪遭遇畸形波的波浪水池数值模拟研究

畸形波对船舶航运极具威胁,已引发多起海上事故,因此有必要对舰船遭遇畸形波进行数值模拟。基于长峰波随机海浪模型,在相位调制生成畸形波的同时考虑了舰船航速的影响,可以对舰船在顶浪航行定时定点遭遇畸形波的非线性波浪环境进行建模,利用CFD生成数值波浪水池,并对畸形波生成过程中畸形参数、峰度、陡度的变化以及速度分量随深度的变化进行分析,从一定程度上反映畸形波的演化特性,并验证数值模拟的有效性。