[发明专利]一种提高潮波势能和潮能通量计算精度的推算方法有效

专利信息
申请号: 201811519149.5 申请日: 2018-12-12
公开(公告)号: CN109726349B 公开(公告)日: 2023-06-30
发明(设计)人: 徐晓庆;魏泽勋;王永刚;李淑江;徐宁珠;范斌 申请(专利权)人: 国家海洋局第一海洋研究所;青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心
主分类号: G06F17/10 分类号: G06F17/10
代理公司: 深圳紫晴专利代理事务所(普通合伙) 44646 代理人: 雒盛林
地址: 266061 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要: 发明公开了一种提高潮波势能和潮能通量计算精度的推算方法,在计算潮波势能和潮能通量时引入固体潮和径向位移负荷潮的计算,包括如下计算步骤:时间平均势能的计算、固体潮ζb的计算、势能计算具体公式、能通量密度F的计算。本发明的有益效果:本发明在计算潮波势能和潮能通量时引入了固体潮和径向位移负荷潮的计算,大大提高了潮波势能和潮能通量计算精度,从而提高了计算潮能耗散的准确度。
搜索关键词: 一种 提高 势能 通量 计算 精度 推算 方法
【主权项】:
1.一种提高潮波势能和潮能通量计算精度的推算方法,其特征在于,在计算潮波势能和潮能通量时引入固体潮和径向位移负荷潮的计算,包括如下计算步骤:时间平均势能为:其中ζ为海洋潮汐;ζb为固体潮,ζl为径向位移负荷潮,ζs=ζbl;ρ为海水密度;g为重力加速度。固体潮ζb的计算公式为:ζb=h2P/g    (2)其中P为原始引潮势;h2为love数;g为重力加速度。即,其中,P为原始引潮势;R为地球半径,取平均值6.371×106m;U为与地,月质量及距离有关的常数(也用于代表东分量潮流调和常数的振幅,计算时注意区别);Φ为原始引潮势中与纬度有关的分潮系数;C为原始引潮势中各分潮系数;v为原始引潮势中各分潮的位相。R和U经计算得,Φ和C因分潮而异,其中对半日潮和全日潮Φ分别等于(为北纬)其中,为纬度,北纬为正,南纬为负;λ为经度,东径为正,西径为负。参照Fang et al(1999)的式(5)略去节点因子和相角订正,省略共同的初位相V0,并采用格林尼治时间,ζb可表为:其中H(b)和G(b)为固体潮调和常数的振幅和迟角;ω为分潮角速率;t为时间。势能计算具体公式,对一特定分潮,ζ可表示为:ζ=Hcos(ωt‑G)      (8)故对该分潮为:其中,<PE>为计算点单位面积势能的一个潮周期之平均值;ρ为海水密度;g为重力加速度;H和G为潮汐调和常数的振幅和迟角;H(b)和G(b)固体潮调和常数的振幅和迟角;H(l)和G(l)为径向位移负荷潮调和常数的振幅和迟角。上述(9)、(10)(11)三项之和即为<PE>,ρ和g可分别取1.035×103kg/m3,9.80m/s2,所得<PEn>的单位为kg/s2=J/m2,如果对某网格点,它代表的网格面积为ΔS,则该网格面积内包含的势能为<PEn>ΔS,单位为J;其中ΔS的算法如下:设网格中心点纬度为φ,网格纬向(即东西向)宽度为Δλ,径向(即南北向)高度为为方便Δλ,均先化为弧度为单位,由《数学手册》(1979,下简记数79),p82,球台侧面积M=2πRh,又因为如取sin(x)=x,则相对误差为x2/6,若取则相对误差为0.0000127(若相当于1°),0.0000508(若相当于2°),故M可近似取作2πR2Δφcosφ,对于宽度为Δλ的部分,其面积等于2πR2Δφcosφ乘上Δλ/2π,即ΔS=R2ΔλΔφcosφ      (12)对一个海区内的<PEn>ΔS进行叠加,可得该海区的总PE值,为便于检查和分析,先算总PEn值(n=1,2,3),再相加得总PE值;能通量密度F的计算,要计算某一断面的潮能通量,首先要计算出潮能通量密度,通过自海底至海面单位宽度断面,在一个潮周期平均单位时间的潮能通量叫做能通量密度,其计算公式如下:其中,东分量Fx和北分量Fy分别为:其中,F为能通量密度;D为计算点水深;ρ为海水密度;g为重力加速度;H和G为潮汐调和常数的振幅和迟角;H(b)和G(b)固体潮调和常数的振幅和迟角;H(l)和G(l)为径向位移负荷潮调和常数的振幅和迟角;U和ξ为潮流东分量调和常数的振幅和迟角;V和η为潮流北分量调和常数的振幅和迟角。
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