非结构化网格嵌套波浪数值模拟

摘要/Abstract

摘要： 摘要：为了准确模拟射阳河口航道和港池水域的波浪传播，基于非结构化三角网格的第3代波浪模型SWAN(Simulation Waves Nearshore)，采用非结构化网格嵌套技术，建立了大区域和浅海工程海域嵌套波浪数学模型；进行了大、小计算域波浪数值模型的验证，结果计算值与实测值吻合良好；计算了各种方案情况下港池及航道的波浪要素，可作为工程设计的科学依据.研究结果表明，通过应用网格嵌套技术，一方面在充分发挥非结构化网格波浪数学模型优势的基础上，大大减小了计算域中网格的数量，提高了计算速度；另一方面可以布置更加精细的计算网格，适应复杂的地形、曲折的岸线边界，提高计算结果的准确性.

关键词: 非结构, 三角形网格, 嵌套, 波浪, 数学模型

Abstract: Abstract： In order to accurately simulate the wave propagation of waterway and basin area in the estuary of Sheyang River, first, based on the application of unstructured triangular mesh of the third generation wave model SWAN and using the unstructured grid nesting technology, a large area and shallow engineering nested sea wave mathematical model was established. Then, the large and small computational domain wave numerical models were veryfied and the calculated values and measured values agreed well. Finally, the various cases of harbor basin and channel wave parameter were calculated, providing a scientific basis for the design department. The research results show that by applying the nested grid technology, on the one hand, the number of grid computing field was greatly reduced and the compution speed was increased. On the other hand, more intensive computing grid which can adapt to the complex topography and winding coastline of the border can be constructed, thus, raising the accuracy of the calculation results.

Key words: unstructure, triangle mesh, nest, wave, numerical model

中图分类号:

P 731

朱志夏. 非结构化网格嵌套波浪数值模拟[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2016, 50(01): 152-157.

ZHU Zhixia. Nested Wave Numerical Simulation of Unstructured Mesh[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2016, 50(01): 152-157.

参考文献

［1］史剑，王璞，钟中，等. 两种网格下的SWAN模式对黄渤海海浪模拟比较［J］. 海洋预报，2011，28（4）：4857. SHI Jian,WANG Pu, ZHONG Zhong，et al.Comparison of ocean wave simulation with SWAN wave model using two kindsof computational grid in the Bohai Sea and the Yellow Sea［J］.Marine Forecasts，2011，28（4）：4857. ［2］王彪，沈永明，王亮. 长兴岛海区波流相互作用数值模拟研究［J］. 海洋工程，2012，30（3）：8796. WANG Biao，SHEN Yongming，WANG Liang.Numerical study on wavecurrent interaction at the sea area of Changxing Island［J］. The Ocean Engineering，2012，30（3）：8796. ［3］唐建，史剑，李训强，等. 基于台风风场模型的台风浪数值模拟［J］. 海洋湖沼通报，2013，2：2430. TANG Jian, SHI Jian, LI Xunqiang, et al. Numerical simulation of typhoonwaves with typhoon model［J］. Transactions of Oceanology and Limnology, 2013，2：2430. ［4］夏波，张庆河，蒋昌波. 基于非结构网格的波流耦合数值模式研究［J］. 海洋与湖沼，2013，44（6）：14511456. XIA Bo, ZHANG Qinghe, JIANG Changbo. A coupled wavecurrent numerical model on unstructured grids［J］. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2013，44（6）：14511456. ［5］MARTYR R C, ASCE M，DIETRICH J C，et al. Simulating hurricane storm surge in the lower mississippi river under varying flow conditions［J］. Journal of Hydraulic Engineering，2013，139(5)：492501. ［6］陈希，沙文钰，闵锦忠，等. 湛江港邻近海域台风浪的模拟研究［J］. 南京气象学院学报，2002，25（6）：779786. CHEN Xi, SHA Wenyu, MIN Jinzhong，et al. A simulation of typhoon waves near Zhanjiang port［J］. Journal of Nanjing Institute of Meteorology, 2002，25（6）：779786. ［7］朱志夏. 建立风浪及风暴潮客观预报方法［R］.上海：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，2008：142. ［8］CHEUNG K F, PHADKE A C, WEI Y, et al. Modeling of storminduced coastal flooding for emergency management［J］. Ocean Engineering，2003，30(11)：13531386. ［9］黄君宝，赵鑫，李志永. 南海北部湾台风浪数值模拟方法研究［J］. 水运工程，2008(411)：710. HUANG Junbao，ZHAO Xin，LI Zhiyong. Numerical simulation for typhoon wave at north bay of the south sea［J］. Port＆Waterway Engineering, 2008，(411）：710. ［10］韩树宗，郑运霞，高志剐.9711号台风对日照近海悬沙浓度影响的数值模拟［J］.中国海洋大学学报，2008，38（6）：868874. HAN Shuzong，ZHENG Yunxia，GAO Zhigang. Numerical simulation of the suspended sediment under the effect of No．9711 tropic storm in the offshore zone of rizhao［J］. Periodical of Ocean University of China, 2008，38（6）：868874. ［11］朱志夏.致灾台风浪数学模型［R］.上海：上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，2009：150. ［12］林毅辉，潘伟然，张国荣，等. 厦门湾常风浪场数值模拟［J］. 厦门大学学报(自然科学版)，2009，48（2）：298301. LIN Yihui，PAN Weiran，ZHANG Guorong, et al. The numerical simulation of wind waves in Xiamen Bay［J］. Journal of Xiamen University(Natural Science), 2009，48（2）：298301. ［13］姬厚德.厦门湾台风浪场数值模拟［J］. 海洋地质动态，2009，25（6）：1519. JI Houde.The numerical simulation of typhoon waves in Xiamen bay［J］. Marine Geology Letters, 2009，25（6）：1519. ［14］姜茜，毛献忠. 深圳香港海域浪潮耦合模型的建立及其应用［J］. 海洋学报，2010，32（6）：5663. JIANG Qian，MAO Xianzhong. A tidesurgewave coupled model in Shenzhen and Hong Kong waters and its application［J］. Acta Oceanologica Sinica, 2010，32（6）：5663. ［15］毛科峰，陈希，萧中乐，等.复杂岛屿海域的台风浪局地特征模拟与分析——以舟山海域为例［J］. 海洋学研究，2011，29（4）：815. MAO Kefeng, CHEN Xi, XIAO Zhongle, et al. Numerical simulation and analysis of the local characteristics of typhoon waves in multiislands sea area: An instance of the Zhoushan sea area［J］. Journal of Marine Science, 2011，29（4）：815.

[1]	薛文, 高志亮. 基于半混合欧拉-拉格朗日边界元法不规则波群模拟[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(4): 435-446.
[2]	巩超, 侯远杭, 张宇骐, 刘殿勇, 万跃进. 畸形波浪环境下的埋首式无人艇水面运动特性[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(4): 447-457.
[3]	李扬, 张显涛, 肖龙飞. 自适应双稳态浮子式波浪能发电装置在不规则波中的参数控制[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 293-302.
[4]	高宁波1, 张永涛2, 3, 张鸿4. 畸形波与底部固定垂直圆柱相互作用的CFD研究[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(5): 809-816.
[5]	裴斐a, 林焰b. 波浪能转换器平台几何布局设计的数值研究[J]. J Shanghai Jiaotong Univ Sci, 2024, 29(5): 780-790.
[6]	徐爱进. 国内首座海底数据舱下水过程的波浪抨击影响分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2024, 11(4): 89-94.
[7]	张念凡, 肖龙飞, 陈刚. 海洋结构物波浪砰击的数值研究综述[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 127-140.
[8]	张耕, 姚建喜. 波浪中的螺旋桨水动力性能数值分析[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(2): 175-187.
[9]	邹琳, 闫豫龙, 陶凡, 柳迪伟, 郑云龙. 波浪锥型风力俘能结构能量转换效率[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(8): 1067-1077.
[10]	李婕, 司伟建, 刘佳宁. 非均匀噪声下的嵌套阵列DOA估计[J]. 空天防御, 2023, 6(4): 86-92.
[11]	李琰, 肖龙飞, 魏汉迪, 寇雨丰. 基于长短期记忆网络的半潜平台波浪爬升预报[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(2): 161-167.
[12]	余德泉, 季建刚, 夏魁, 夏海红, 黄田忠, 陶俊. 波浪补偿技术在深海采矿工程中的研究与应用[J]. 海洋工程装备与技术, 2023, 10(2): 131-139.
[13]	高畅. 深水半潜平台结构应急响应研究与应用[J]. 海洋工程装备与技术, 2023, 10(2): 95-100.
[14]	毕建巍, 苏雷, 解立波, 张昱, 凌贤长. 波浪作用下液化场地高桩码头动力响应试验研究[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(11): 1442-1454.
[15]	邓秀兵, 于曰旻, 庞玺源. 低雷诺数变截面细长柔性结构流固耦合能量交换特征分析[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(11): 1400-1409.