江苏近海至大通道海域的潮流数值模拟

江苏近海至大通道海域的潮流数值模拟是一项涉及海洋科学、流体力学以及数值分析的复杂研究。为了探究这一区域的潮流特性，研究者俞琨采用了沿水深垂向平均的二维数值模式，该模式针对特定海域的潮流场进行了数值模拟。在模拟过程中，为了更准确地贴合实际地形，引入了正交曲线坐标系，进而将水流运动方程转换为正交曲线坐标系下的形式。接着，使用了DIS法（离散元法）对方程进行了离散化计算。 关键词“江苏近海”表明研究区域的地理范围，而“潮流”则指出研究的重点是海流的运动特性。“正交曲线网格”和“DSI法”则是模拟中采用的数学模型和计算方法的名称。 在引言部分，论文阐述了江苏近海地区海流的重要性，指出它是该地区动力场中极为关键的因素。研究江苏海岸的动力特性始于20世纪80年代，当时的研究重点在于潮汐传播和地貌演变。进入90年代，随着沿海开发的扩展，对于局部海区潮动力特征、泥沙运动等方面的研究也逐步深入。然而，对于江苏沿海至大通道海域的整体潮流动力学研究相对较少。因此，本文的目的是通过二维潮流数值模拟来揭示该海域的潮流情况，这对于理解潮流在物质输运方面的作用具有重要的意义。 在数学模型部分，文章介绍了模型的空间尺度分类（一维、二维、三维）以及紊流模型的类型。基于河口、海岸大范围水体运动的模拟需求，通常采用零方程模型，而对于复杂的地形形态，传统矩形网格难以完美贴合地形边界。因此，在潮流数学模型研究中引入正交曲线坐标系是必要的。 在正交曲线坐标系下的水流运动方程中，包括了水流连续方程和沿ξ、η方向的动量方程。这些方程涉及了流速分量、总水深、科氏力系数、基面以下水深、水位、水平涡粘扩散系数、谢才系数和重力加速度等关键参数。研究者在此基础上，对如何确定方程的定解条件及主要参数进行了详细的说明，特别是对于开边界和闭边界条件的处理方法，以及潮汐河口计算中的初始条件的确定方法都进行了探讨。 研究指出，在数学模型的计算中，通常有两种边界条件：开边界和闭边界。开边界是指水边界，例如水面和流速界面，而闭边界则指陆边界。在实际计算中，处理闭边界条件时，采用的是在闭边界上法向流速为0，切向流速和水位法向梯度也为0的方法。开边界条件通常由实测水文资料给出，而在大范围模型中，潮位控制是常用的手段。 初始条件的确定对于非恒定流场的数值模拟同样重要。初始条件可以通过已有的实测资料经平面内插得到，或者简单地取某一时刻的函数初始值为常数。后者方法因为简便且能够满足计算要求而被采用。 本文中所涉及的知识点包含了海洋科学、数学建模、流体力学、数值分析以及地理信息系统等方面的内容。通过对江苏近海至大通道海域进行潮流数值模拟，研究者不仅为理解该区域的潮流特性提供了新的视角，也为相关领域的研究人员提供了宝贵的数据支持和研究基础。同时，这种研究方法和技术路线也为海洋及河口区域的其他类似问题的解决提供了参考和借鉴。