波流耦合模型下风浪的推算

作     者：赵理工 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁书秀

授予年度：2016年

学科分类：07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

主      题：数值模拟 波流耦合 台风浪 季风风浪 

摘      要：开发利用海洋资源已经是一个趋势,对我国而言开发利用南海这一巨大宝库也是必然的选择,狂风恶浪是必然要面对的一个巨大挑战,然而南海海域面积约为350万平方公里,实测资料缺乏,进行风浪的推算就显得尤为重要。再以往的研究中多直接采用SWAN模式进行风浪的推算,本文考虑波浪和潮流的相互作用,基于南海和台湾海峡的实际地形以及真实的季风和台风风场,对发生在南海和台湾海峡区域的风浪进行推算。耦合数学模型中,波浪模块采用的是基于SWAN改进的模型FVCOM-SWAVE,它和SWAN考虑的物理机理相同,只是在数值离散上采用与FVCOM相同的有限体积法以便于耦合的实现,环流模型采用的是FVCOM.通过与Hamm波生流经典物理模型实验对比,结果验证耦合模型的可靠的。使用FVCOM的二维环流模式对南海海域(4° N～26.5°N,100°E～122.5°E)的潮汐、潮流场模拟,与验潮站M2、S2、K1、O1这四个主要分潮调和数据对比,并绘制南海海域的同潮时图,验证结果表明对模拟结果的是可靠的,从而为后面波流耦合模型提供可靠的水位强迫边界。利用耦合模型推算“启德、“天兔和季风风浪,在与非耦合模型及实测数据对比后发现,波流耦合下结果会跟符合实测结果,利用耦合模型可以改进风浪模拟的精度。耦合模型计算波浪步长通常在1min左右,计算耗时较长,耦合模型与非耦合模型在波高模拟的整体分布上比较相近,在通常模式下采用SWAN进行模拟也是可行的。波流相互作用对风浪波高模拟会有空间差异,主要体现在近岸区域和台湾海峡地区,建议关心区域位于200m水深以下时风浪推算时考虑波流相互作用。