高精度非线性浅水波模型的构建及其应用

求解浅水方程的困难在于对流项的处理。当对流项足够小时，许多数值方案都能给出令人满意的结果，而当对流项起作用时，许多现有的数值方案中会出现明显的数值误差。 因此，对流项的数值模拟是构建浅水波方程的关键。本书构建了高精度的非线性浅水波模型，并将其应用到非线性浅水波的问题研究中。

张瑞瑾，女，1975年12月生，辽宁省营口人。工学博士，大连海洋大学副教授，硕士生导师，辽宁省高等学校杰出青年学者。长期从事物理海洋学、海洋环境工程、港工、海岸与近海工程方面的教学和科研工作。主持重量、省部级项目7项，横向课题3项；作为主要参加人，参加省部级项目多项，参加横向课题20余项。具有丰富的数值模拟经验和海洋环境工程的工程经验。以作者或通讯作者撰写科研文章30余篇，其中SCI收录2篇，EI收录6篇。以发明人授权软件著作权3项、授权实用新型5项。

章 求解对流项的高准确和守恒性的数值模型的构建…………………… １

１ #1049008;１ 导言……………………………………………………………………… １

１ #1049008;２ CIP法、CIP－CLS２法和CIP－CLSR１法的回顾…………………… ２

１ #1049008;２ #1049008;１ CIP法…………………………………………………………… ２

１ #1049008;２ #1049008;２ CIP－CLS２法………………………………………………… ５

１ #1049008;２ #1049008;３ CIP－CLSR１法………………………………………………… ７

１ #1049008;２ #1049008;４ 二维解法………………………………………………………… ９

１ #1049008;３ CIP系列方法的验证………………………………………………… １１

１ #1049008;３ #1049008;１ 一维方法的验证……………………………………………… １１

１ #1049008;３ #1049008;２ 二维问题的验证……………………………………………… １３

１ #1049008;４ 本章小结……………………………………………………………… １６

参考文献……………………………………………………………………… １６

第二章 三维潮流数值模型及其应用…………………………………………… １８

２．１ 三维潮流数值模型…………………………………………………… １８

２ #1049008;１ #1049008;１ 基本方程……………………………………………………… １８

２ #1049008;１ #1049008;２ 三维潮流方程的离散与求解………………………………… ２０

２ #1049008;１ #1049008;３ 流程图………………………………………………………… ２６

２ #1049008;２ 数值实验……………………………………………………………… ２７

２ #1049008;２ #1049008;１ 实验模型……………………………………………………… ２７

２ #1049008;２ #1049008;２ 解析解………………………………………………………… ２７

２ #1049008;２．３ 计算参数选取………………………………………………… ２８

２ #1049008;２ #1049008;４ 数值模拟结果………………………………………………… ２８

２．３ 三维潮流数值模型在广岛湾的应用………………………………… ３２

２ #1049008;３ #1049008;１ 模型配置及资料选取………………………………………… ３２

２ #1049008;３ #1049008;２ 数值模拟结果………………………………………………… ３７参考文献……………………………………………………………………… ４４

第三章 泥石流引起的自由表面波数值模型…………………………………… ４５

３ #1049008;１ 导言…………………………………………………………………… ４５

３ #1049008;２ 滑坡与生成表面波的组合计算进展………………………………… ４５

３ #1049008;３ 本研究采用的数值方法……………………………………………… ４６

３ #1049008;３ #1049008;１ 自由表面的运动学条件……………………………………… ４６

３ #1049008;３ #1049008;２ 控制方程……………………………………………………… ４８

３ #1049008;４ 数值计算……………………………………………………………… ５１

３ #1049008;４ #1049008;１ 一维计算……………………………………………………… ５２

３ #1049008;４ #1049008;２ 二维计算……………………………………………………… ５９

３ #1049008;５ 本章小结……………………………………………………………… ６１

参考文献……………………………………………………………………… ６１

第四章 湾口地形改变对海湾海水交换能力影响的数值研究………………… ６３

４ #1049008;１ 衡量海水交换能力的方法…………………………………………… ６３

４ #1049008;１ #1049008;１ 水交换能力的计算方法……………………………………… ６３

４ #1049008;１ #1049008;２ 衡量海水交换能力的方法…………………………………… ６６

４ #1049008;２ 数值实验一：海湾开口率对海水交换能力影响的数值实验………… ６６

４ #1049008;２ #1049008;１ 模型计算范围和控制条件…………………………………… ６７

４ #1049008;２ #1049008;２ 边界条件……………………………………………………… ６９

４ #1049008;２ #1049008;３ 计算结果……………………………………………………… ６９

４ #1049008;２ #1049008;４ 海湾开口率对海水交换能力影响的数值实验……………… ７１

４ #1049008;２ #1049008;５ 结果与分析…………………………………………………… ７３

４ #1049008;３ 数值实验二：封闭型海湾湾口深度改变对海水交换能力影响的

数值实验……………………………………………………………… ７３

４ #1049008;３ #1049008;１ 模型计算范围和控制条件…………………………………… ７４

４ #1049008;３ #1049008;２ 湾口地形的具体设置………………………………………… ７４

４ #1049008;３ #1049008;３ 两种方案下的潮流场分析…………………………………… ７５

４ #1049008;３ #1049008;４ 封闭型海湾湾口深度改变对海水交换能力影响的

数值实验 ……………………………………………………… ７７

４ #1049008;４ 数值实验三：加筑构筑物对海湾水交换能力影响的数值实验……… ８２

４ #1049008;４ #1049008;１ 模型计算范围和边界条件…………………………………… ８２４ #1049008;４ #1049008;２ 边界条件……………………………………………………… ８３

４ #1049008;４ #1049008;３ 潮流场图……………………………………………………… ８３

４ #1049008;４ #1049008;４ 增加构筑物对海湾水交换能力的影响研究实验…………… ８５

参考文献……………………………………………………………………… ８９

第五章 北黄海、渤海海区水动力模型的构建………………………………… ９０

５ #1049008;１ FVCOM 模式简介…………………………………………………… ９０

５ #1049008;１ #1049008;１ 控制方程……………………………………………………… ９０

５ #1049008;１ #1049008;２ 定解条件……………………………………………………… ９１

５ #1049008;２ 模型配置……………………………………………………………… ９２

５ #1049008;２ #1049008;１ 计算区域网格和地形………………………………………… ９２

５ #1049008;２ #1049008;２ 边界条件……………………………………………………… ９３

５ #1049008;２ #1049008;３ 模型参数设置………………………………………………… ９４

５ #1049008;３ 模型验证……………………………………………………………… ９５

５ #1049008;３ #1049008;１ 潮汐验证……………………………………………………… ９５

５ #1049008;３ #1049008;２ 潮流验证……………………………………………………… １０３

５ #1049008;４ 黄渤海潮波性质分析………………………………………………… １０５

５ #1049008;４ #1049008;１ 潮汐同潮图…………………………………………………… １０５

５ #1049008;４ #1049008;２ 潮流同潮图…………………………………………………… １０７

５ #1049008;４ #1049008;３ 潮汐性质分布………………………………………………… １０９

５ #1049008;４ #1049008;４ 潮流性质分布………………………………………………… １１０

５ #1049008;４ #1049008;５ 潮流椭圆……………………………………………………… １１１

５ #1049008;４ #1049008;６ 潮流垂向分布………………………………………………… １１３

５ #1049008;４ #1049008;７ 潮致余流……………………………………………………… １１４

５ #1049008;４ #1049008;８ 无潮点………………………………………………………… １１６

５ #1049008;４ #1049008;９ 圆流点………………………………………………………… １１７

参考文献…………………………………………………………………… １１８

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