论文部分内容阅读
通过建立海洋观测站对潮流进行实际观测虽然卓有成效，但是观测费用较为昂贵，观测周期较长，而且舟山岛海域的潮流运动又较为复杂，仅依据少数站点上的实测数据难以对大面积海域的潮流作出准确可靠的分析预报。因此，要由点到面，准确掌握大面积海域潮流的运动规律，数值模拟计算是一种廉价而有效的手段。本文既采用海洋自动观测站对舟山海域的潮流运动进行定点长期观测，并对整个海域进行ADCP(Acoustic Doppler Current Profilers)走航试验，采集整个海域的潮流数据，同时采用数值模拟计算方法对舟山海域的潮流进行数值模拟。本文的研究对象为舟山岛至宁波穿山半岛之间的海域，首先我们建立了海洋自动观测站，海洋自动观测站包含了海面综合观测站和海底座底式流速剖面采集站，安装于海面综合观测站上的海水物理化学量采集器能够实时采集该海域的海水物理化学量的相关参数数据，另外在其控制箱中配备了蓄电池，太阳能电池板，无线发射模块等系统，能够保证其长期稳定的工作及数据的无线传输。工作于海底的座底式流速剖面采集站用于采集该海域的海水剖面流速等数据。安装于座底式流速剖面采集站上的ADCP流速剖面仪自带电池供电，具有大容量数据存储功能，能确保其连续工作一个月以上。在建立海洋自动观测站以后，我们采用ADCP流速剖面仪对该海域进行了为期两天的走航试验，首先安装调试好走航试验的设备，为了保证其8小时的连续工作，在船上配备了一台小型汽油发电机，安装于船顶的GPS天线能够对走航试验船进行实时定位，并通过上位机对所采集的海水流速、位置坐标等数据进行实时显示，方便对采集数据的观察和故障的排除。在进行ADCP走航试验的基础上我们采用网格生成器生成了该海域的三维结构网格，并对划分好的网格进行适当的优化处理，在近岸边界处按比例细化并拉伸网格，在垂直剖面上分为16层，在海岸壁面边界处采用统一的水深。然后参照ADCP海上走航试验所采集到的海水性质数据，计算出适当的湍流参数并建立相应的海水模型，设置求解器的初始条件，同时采用计算流体力学软件Fluent和自编的计算程序对该海域的网格模型进行潮流数值模拟，在计算过程中，两者均达到了残差收敛的要求。最后采用计算流体力学的后处理软件对两种计算方法求出的结果进行分析处理。最后对ADCP走航试验所采集到的数据与潮流数值模拟的计算结果进行对比分析，得出了两种潮流数值模拟的结果均与实测的结果较符，自编程序计算的结果与实测的数据更为接近，有较大的实际应用价值。