[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

技術領域

本發明涉及一種非結構化網格嵌套波浪數值模擬方法，屬于波浪場數值模擬和預報技術領域。?

背景技術

近年來，隨著我國港口航道工程、人工島、人造沙灘、圍墾、風電等海岸工程的建設，對工程海域波浪的數值模擬和預測提出了更高的要求。建立非結構化網格河口、海岸及近海工程海域波浪數學模型，準確預報工程海域波浪要素，對于優化工程設計方案、節省工程投資、提高工程安全性，具有重要的實際意義。?

為了更加準確地模擬河口、海岸和近海水域的波浪傳播過程，常常采用網格嵌套的方法，建立大、小范圍的波浪數學模型。目前，國內外常用的是結構化網格的嵌套技術，但是由于這些水域地形非常復雜、岸線曲折多變，同時又受眾多工程的影響，未能比較精確地模擬波浪的傳播。?

隨著波浪數值模擬技術的發展，相對于結構化網格而言，非結構化網格具有更多的優點，得到了大量應用，至今，國內外應用非結構化網格模擬技術雖然取得了不少成功的案例，但是由于河口、海岸和近海水域波浪模擬的復雜性和更高的精度要求，模擬結果有待進一步提高。?

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種非結構化網格嵌套波浪數值模擬方法，建立考慮潮位變化影響的大、小區域嵌套波浪數學模型，以期進行準確地預測復雜地形、曲折邊界和工程影響的波浪傳播過程。?

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：?

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：?