[發明專利]一種非結構化網格嵌套波浪數值模擬方法

有效

• 申請號: 201410522470.4
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104331599A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 朱志夏;齊慶輝
• 申請（專利權）人: 江蘇省交通規劃設計院股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;郭曉敏

1.一種非結構化網格嵌套波浪數值模擬方法，其特征是，包括如下步驟：

1)建立大區域的非結構化網格波浪數學模型，其控制方程為：

∂∂tN+∂∂xCxN+∂∂yCyN+∂∂σCσN+∂∂θCθN=sσ---(1)]]>

上式左邊第一項為波作用量N隨時間的變化率，N＝N(σ，θ)＝E(σ，θ)/σ，E(σ，θ)為能譜密度，σ為波浪頻率，θ為波浪方向；

上式左邊第二項和第三項分別表示N(σ，θ)在空間x、y方向上的傳播；

上式左邊第四項表示N(σ，θ)在σ空間因為流場和水深所引起的變化；

上式左邊第五項表示N(σ，θ)在θ空間的傳播，亦即水深及流場所引起的折射；

方程右邊的S代表以譜密度表示的源匯項，包括風能輸入、波與波之間非線性相互作用和由于底摩擦、白浪、深度誘導破碎所引起的能量損耗；

所述C_x、C_y、C_σ、C_θ分別代表在x、y、σ、θ空間的波浪傳播速度；其中，C_x、C_y、C_σ、C_θ分別為：

Cx=dxdt=12[1+2kdsinh(skd)]σkxk2+Ux---(2)]]>

Cy=dydt=12[1+2kdsinh(2kd)]σkyk2+Uy---(3)]]>

Cσ=dσdt=∂σ∂d[∂d∂t+U→·▿d]-Cgk→·∂U→∂s---(4)]]>

Cθ=dθdt=1k[∂σ∂d∂d∂m+k→·U→∂m]---(5)]]>

其中，為波數，k_x，k_y分別為x、y空間的分量，k為波數，d為水深，為流速，U_x，u_y分別為x、y空間的2分量，s為沿θ方向空間坐標，m為垂直于s的坐標，相對頻率ω為波浪的固有頻率；算子定義為為波速；t為時間。

2)建立非結構化網格嵌套的淺海工程海域波浪數學模型；根據所述大區域非結構化網格波浪數學模型提供給所述淺海工程海域波浪數學模型的完全嵌套的頻譜和方向譜邊界條件(包括將要嵌套的計算域邊界處節點的坐標、頻率、方向、能譜或變密度等要素)，然后應用所述步驟1)中的控制方程和有關的輔助方程，建立淺海工程海域波浪數學模型，進行工程海域波浪數值計算。

3)求解所述非結構化網格嵌套波浪數學模型。