利用高分辨率近岸海浪模式对墨西哥湾海浪场进行数值模拟.pdf

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1、58海洋开发与管理2014年第5期利用高分辨率近岸海浪模式对墨西哥湾海浪场进行数值模拟王璞，柯林森(中国人民解放军72517部队济南250022)摘要：介绍了基于非结构三角网格的SWAN模式，并将其应用于墨西哥湾海域海浪的模拟研究。与实测数据对比分析表明，非结构三角网格下的SWAN模式能够较好地模拟墨西哥湾海域海浪。底摩擦耗散起作用的范围主要集中于墨西哥湾北部、南部近岸20m等深线以内水深变化较平缓区域。底摩擦耗散影响强度随水深变浅而增强。关键词：SWAN；非结构网格；有效波高；平均周期；底摩擦海浪自深水进入浅水海域，底摩擦效应l海浪模式引起的波能耗散不容忽视，对近岸波浪的衰减有重要

2、影响，是近岸海浪数值模拟需要考1．1基本方程虑的因素。Zijlema_1将非结构网格引入近岸采用SWAN的4O．81版本对墨西哥湾海浪海浪模式SWAN](SimulatingWAvesNear—进行模拟。SWAN模式采用波作用量密度谱Nshore)称作UnSWAN。UnSWAN保持了采(，)，而不是能量密度谱E(，)作为控制用结构化网格的SWAN模式无条件稳定特变量。这是因为在环境流场存在的情况下，波点，虽然在非结构网格上运行，但依然保留流相互作用使得能量密度谱不再守恒，但波作了SWAN模式的物理机制和数值方法，无论用量密度谱却是守恒量l_6。J。在直角坐标系下，在近岸或是外海，都具

3、有较高模拟精度。波作用量平衡方程描述为：史剑[5分别采用基于矩形网格和非结构三角鲁N+号『_c，N+，_(、』＼，网格的SWAN模式对黄渤海海域波浪场进行模拟，结果表明，相对矩形网格，非结构三+d8N+斋订N一6(】)角网格模拟有效波高效果较好，且能够较好等式右边的S是源汇项，其中S，包括风能刻画复杂地形。输人项、白冠耗散项、深度诱导破碎项、底摩墨西哥湾为世界第二大海湾，位于北美洲擦耗散项、三波和四波波波非线性相互作用大陆东南沿海水域。平均水深1512m，最深处项。达5203m。海底地形白海湾边缘向中央主要为1．2非结构三角网格大陆架、大陆坡和深海平原。大陆架在墨西哥应用于SWAN模

4、式的结构化网格包括矩形湾边缘的周围形成一系列几乎连续不断的阶地，网格和正交曲线网格。这两种二维结构化网格宽度由最宽的320km以上到最窄的约40km不均由四边形构成，每个网格点均由4个网格单等，主要由碳酸盐类物质、沙砾、泥沙和黏土元围绕。与结构化网格相对的是非结构网格，沉积物构成。这为了解近岸大陆架浅水海域底通常由三角形或者三角形与四边形混合构成。摩擦耗散对波浪衰减的作用提供了较为理想的在非结构网格中，每个网格点周围的网格单元环境。本研究利用UnSWAN模式对墨西哥湾海数目是随机的。因此，非结构网格的网格点分浪场进行模拟试验。布灵活程度要优于结构化网格。