渤海湾风浪预报数值模式的研究

为提高渤海海域海浪数值预报工作的精度,从风浪模式的角度,借助SWAN模型的物理过程,针对风输入项中线性系数的改进进行了论证。与荣城站观测结果对比表明,默认线性系数0.001 5较为合理。结合Komen、Janssen和Westhuysen 3种不同风指数增长表达式和对应的白浪破碎表达式,设计和研究不同组合方案下,风浪模式在渤海湾海数值模拟中的适用性。3个方案模拟的波浪特征值与实测值进行比较,结果显示,有效波高值与实测值变化趋势相同,模拟平均周期均偏小,且Westhuysen方案模拟效果最好。在计算结果统计分析中,模拟结果与实测值的相关系数相差不大,模拟效果较理想。

SWAN模式对陆架浅水区有效波高的模拟研究及改进

验证了QSCAT/NCEP混合风场,并将其作为SWAN模式的驱动风场。以南黄海海域作为目标区域,对SWAN模式在陆架浅水区有效波高的模拟能力进行了研究。研究表明,默认参数下SWAN模式计算的有效波高较JASON-1卫星高度计数据偏小,最大偏差达0.6 m。通过对SWAN模式中各物理过程的分析,确定模式计算值偏小的原因是白浪耗散过大。采用参数修正法对白浪耗散项进行改进,将SWAN模式计算有效波高的均方根误差降低到0.16 m以下,相关系数提高到0.85以上。选择2002年中具有代表性的4个月对改进后SWAN模式进行验证,结果显示SWAN模式在研究区域具有良好的稳定性和适用性。

基于SWAN模式的波浪能发电装置输入能量计算方法研究

本文应用第三代海浪模式SWAN模型,构建出中国南海大万山岛海域的数值波浪场,驱动风场则采用由CCMP大气模式提供的当地卫星风场数据,对“长山号”波浪能发电装置海试期间的有效波高、平均周期等海浪要素进行数值模拟。此外,将数值模拟得到的波浪参数与仪器的现场实测数据进行对比,分析了SWAN模式中底摩阻、波浪破碎、风能输入与白浪耗散等参数对模拟结果的影响,最终得到了适合该海域数值模型的最佳参数配置,并将优化后模型提取的波浪参数带入波浪能公式计算了装置输入的波浪功率。研究成果可为利用数值模拟方法计算波浪能发电装置的输入能量提供参考。