潮間帶是高低潮水位線之間的海域,作為陸地與海洋的連接紐帶,受自然環(huán)境因素以及人類的活動(dòng)影響非常大。潮汐、潮流是潮間帶普遍存在的一種海洋現(xiàn)象,也是海洋運(yùn)動(dòng)一種形式,影響著人類的生產(chǎn)活動(dòng)。海岸是人類活動(dòng)非常頻繁的地方,往往也是資源開發(fā)潛力最大的地帶,所以認(rèn)識(shí)潮間帶潮汐潮流的規(guī)律,研究潮汐的變化以及潮汐潮流的模擬對(duì)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有重要意義。本文結(jié)合遼河口潮間帶工程實(shí)例,對(duì)潮汐水流以及潮間帶的形成進(jìn)行模擬,通過模擬加深了對(duì)潮間帶的認(rèn)識(shí)和了解。本文基于HydroInfo軟件建立三維自由水面潮間帶模型。以VC方式的非結(jié)構(gòu)化有限體積方法離散淺水方程,基于HLL的近似黎曼解求解數(shù)值通量,同時(shí)用半隱格式處理源項(xiàng)保證穩(wěn)定性,給定初始條件以及邊界條件建立模型,利用兩種類型潰壩問題驗(yàn)證模型的適用性以及準(zhǔn)確性,并應(yīng)用模型進(jìn)行潮間帶潮汐水流的模擬。HydroInfo軟件中自帶的三種潮汐預(yù)測(cè)的模式,其初衷是為了在數(shù)值模擬缺少邊界條件的情況下可以計(jì)算出相對(duì)準(zhǔn)確的潮位變化數(shù)值,進(jìn)而為研究后期提供資料。模型選取潮汐預(yù)測(cè)模式時(shí)要根據(jù)所需條件的地理位置不同來選擇一種潮汐預(yù)報(bào)模式,其中調(diào)和分析模式充分考慮了潮位在淺水區(qū)的變化,在掌握精確的調(diào)和常數(shù)資料的情況下選用此模式。中國(guó)近海模式對(duì)于位于深水區(qū)位置的測(cè)點(diǎn)具有更高的精度。大洋模式預(yù)測(cè)潮位對(duì)于靠近陸地的位置精度較低,對(duì)于大洋內(nèi)部的位置精度很高。本文模型以渤海海域?yàn)橛?jì)算域,邊界取在大連及煙臺(tái)兩地,采用了中國(guó)近海潮汐預(yù)報(bào)模式,潮位過程從邊界位置傳播至遼河口地區(qū),可以觀察傳播過程中渤海沿岸大連港,鲅魚圈,營(yíng)口港,菊花島,曹妃甸,天津港,萊州港,煙臺(tái)港等8個(gè)港口的模擬計(jì)算值與潮汐表值的對(duì)比,實(shí)測(cè)潮位過程由中國(guó)海事服務(wù)網(wǎng)發(fā)布的潮汐表提取,模型流場(chǎng)分析時(shí)可以觀察每個(gè)時(shí)刻模擬結(jié)果以及各網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的水位、水深及流速過程等。各港口潮位及潮差模擬結(jié)果數(shù)值解與潮汐表數(shù)據(jù)基本一致,HydroInfo軟件計(jì)算得到的數(shù)值解能夠很好的模擬潮位變化過程。通過Tecplot軟件得到遼河口地區(qū)潮間帶范圍,經(jīng)過模擬研究進(jìn)一步加深對(duì)潮間帶的研究和認(rèn)識(shí)。通過該項(xiàng)目的研究,對(duì)潮間帶潮汐水流有了全面地認(rèn)識(shí),為以后潮汐潮流數(shù)值模擬提供了依據(jù)。潮間帶的研究也為后期人們對(duì)潮間帶生態(tài)環(huán)境的研究作出了貢獻(xiàn)。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P731.23
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 國(guó)外研究進(jìn)展
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展
        1.2.3 潮間帶數(shù)值模擬難點(diǎn)
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
2 潮間帶模型基本理論
    2.1 基本控制方程
        2.1.1 N-S方程
        2.1.2 雷諾時(shí)均方程
        2.1.3 湍流模型
    2.2 二維淺水方程的建立
    2.3 有限體積法離散
        2.3.1 VC方式（Vertex-Centered）的非結(jié)構(gòu)化有限體積方法離散
        2.3.2 對(duì)流通量離散
        2.3.3 半隱格式的構(gòu)造
    2.4 源項(xiàng)的處理
    2.5 初始條件和邊界條件
        2.5.1 初始條件
        2.5.2 邊界條件
    2.6 Hydroinfo軟件簡(jiǎn)介
    2.7 模型驗(yàn)證
        2.7.1 潰壩間斷問題驗(yàn)證
        2.7.2 彎道潰壩問題驗(yàn)證
    2.8 本章小結(jié)
3 潮汐過程分析
    3.1 潮汐現(xiàn)象及產(chǎn)生原因
        3.1.1 潮汐現(xiàn)象
        3.1.2 潮汐產(chǎn)生的原因
    3.2 潮汐預(yù)測(cè)及其應(yīng)用
        3.2.1 潮汐預(yù)報(bào)
        3.2.2 潮汐預(yù)報(bào)的應(yīng)用
    3.3 HydroInfo軟件潮汐預(yù)報(bào)模式
        3.3.1 潮汐預(yù)報(bào)的原理
        3.3.2 準(zhǔn)確性驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
4 遼河口潮間帶分析
    4.1 研究區(qū)概況
    4.2 現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析
    4.3 模型建立
        4.3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
        4.3.2 模型建立
    4.4 模擬分析
        4.4.1 潮位對(duì)比
        4.4.2 流場(chǎng)分析
        4.4.3 潮間帶分析
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2859315