[发明专利]一种辐射沙脊群台风浪数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种辐射沙脊群台风浪数值模拟方法，包括如下步骤：建立数学模型；将刚性海床摩阻计算模式扩展至柔性海床；采用随潮位涨落变化的变摩阻系数进行模拟；根据现场实测台风浪率定较为适宜的摩阻系数。本发明建立考虑不同潮位底质摩阻和阻尼损耗差异的辐射沙脊群台风浪数值模型，以期对辐射沙脊群的台风浪过程进行准确预报。

主权项

一种辐射沙脊群台风浪数值模拟方法，包括如下步骤：（1）建立台风浪数学模型，模拟辐射沙脊群台风浪过程，波浪控制方程为： ∂ ∂ t N ( σ , θ ) + ∂ ∂ x c x N ( σ , θ ) + ∂ ∂ y c y N ( σ , θ ) + ∂ ∂ σ c σ N ( σ , θ ) + ∂ ∂ θ c θ N ( σ , θ ) = S σ S＝Sin+Swc+Sn14+Sbot+Sbrk+Sn13其中，N(σ,θ)为动谱密度，N(σ,θ)＝E(σ,θ)/σ，E(σ,θ)为能谱密度，σ为波浪的频率，θ为波浪方向，弥散方程σ2＝gk tanh(kd)，k为波数，d为水深，g为重力加速度，cx、cy分别为波浪在地理空间x方向和y方向的传播速度，cσ为谱频率空间传播速度，cθ为谱方向空间传播速度，Sin代表输入的风能，Swc代表因白帽引起的波能弥散，Sn14代表四波相互作用，Sbot为底摩阻引起的波能损耗，Sbrk为破波引起的波能损耗，Sn13为非线性三波相互作用；（2）采用波能摩阻损耗计算模式：Cf＝2c1/2 < U 2 > 1 / 2 = [ ∫ ∫ 2 gk sinh 2 kd E ( σ , θ ) dσdθ ] 1 / 2 S bot = - C f σ 2 g 2 sin h 2 ( kd ) E ( σ , θ ) 其中，c为波浪摩阻系数，U为近底波质点轨迹流速，Cf为波能耗散系数；（3）采用随潮位涨落变化的变摩阻系数进行模拟，在中、低潮位采用较大的摩阻系数，模拟粉砂淤泥底质产生的阻尼损耗，在高潮位采用较小的摩阻系数，模拟‑5m以浅较粗颗粒泥沙产生的摩阻损耗。