基于SWAN模型下的马拉博油罐区深水波浪条件分析

在深水波浪条件下,油罐区的稳定性和安全性都面临着极大的挑战,对所在海域的风与波浪耦合作用的波浪分析变得至关重要。本文基于第三代海浪数值模型SWAN,依据CCMP和CFSR数值风场资料,建立南大西洋海浪后报数据集。通过与尼日利亚拉格斯外海Bonga站和纳米比亚卡拉斯外海Kudu站的实测数据资料进行对比,验证了数据集的合理性。并对赤道几内亚马拉博外海深水波浪条件进行分析,为后续油罐区项目建设提供数据参考。

SWAN模型风能输入项的改进与验证

为了分析第三代海浪数学模型——SWAN模型的风浪模拟能力,分别计算了恒定风场和台风时变风场下的波浪场.恒定风场中假定不同的风速及风区长度,通过比较SWAN模型与SMB方法等经验风浪公式的计算结果,得出SWAN模型风浪模拟的适用范围.针对大风速下计算波高偏大的情况,通过分析参考波速引起的输入风速变小及拖曳力系数饱和等因素,提出了风能输入项的修正方法,并采用同步观测的风、浪资料对修正前后的计算结果进行了比较验证.结果表明,在大风速情况下,修正后的SWAN模型的模拟波高更接近于经验公式结果及实测数据.在SWAN模型风能输入项中引入参考波速引起输入风速减小及对拖曳力系数饱和因素的修正,可以更好地模拟大风速下的波浪场.

应用SWAN模型分析航道对波浪传播的影响

应用SWAN模型,采用多向不规则波计算了秦皇岛港航道改造工程前后4个具有代表性波向的波浪场,分析了航道对工程区4个不同方向波浪传播的影响并得到了航道沿程的波高分布。改造后的秦皇岛港航道呈折线型,长为24.4 km,相应的计算区域较大,使Boussinesq模型因网格过多而难以进行计算,而缓坡方程模型在处理多向不规则波时计算过于繁琐,SWAN模型在大区域、多向不规则波情况下能够较好地解决计算问题。运用该模型计算的结果表明,秦皇岛港航道改造工程后距航道较近区域的波态发生明显的变化,但工程海区的波浪整体传播规律没有发生大的改变。

SWAN模型与BW模型在舟山泗礁换流站设计波浪计算中的联合应用

选取浙江北部嵊泗海域作为研究对象,以大、小网格嵌套的SWAN模型在龙口前沿的波要素计算结果作为BW模型的边界条件,在两个模型的联合应用下模拟了舟山泗礁换流站掩护区外和掩护区内的波浪场分布。结果表明,外海E、ESE、SE向来波传至马关围堤前沿海域时波向已偏转成SSE向,其中ESE向来波下龙口前沿的波高最大,进入掩护区后绕射波的衰减较为明显,将绕射波与局地风浪叠加,得到了泗礁换流站100 a一遇、50 a一遇的设计波要素,其有效波高分别为1.08、0.98 m。SWAN模型与BW模型的联合应用,使得掩护区内外大跨度地形下的波浪折射、绕射、反射等现象均得到了高精度的模拟,在舟山泗礁换流站设计波浪计算中具有良好的适应性。

SWAN模型速率控制模块性能分析及改进

SWAN是Ad Hoc网络中的一种无状态网络协议,利用分布式控制算法来传递分类服务。这种QoS模型把数据业务分为两类进行不同处理,即对尽力而为的UDP和TCP业务采用速率控制的策略而对实时的UDP业务采用基于源节点的接纳控制策略。本文修改了SWAN模型的速率控制模块,引入队列调度机制,对从上层来的尽力而为数据包进行排队、调度,使其尽可能公平地占用新到资源。在分析中具体给出了修改后速率控制模块的实现过程。通过仿真分析了AIMD算法的参数对修改后速率控制模块性能的影响。

SWAN模型在硇洲渔港波浪要素推算中的应用

利用SWAN模型模拟硇洲渔港附近海域的波浪场,推算外海-10 m水深处重现期波浪要素结果和实测值基本一致,进而推算得到北港区边界不同水位不同重现期条件下的波浪要素,可为工程设计提供参考。

SWAN模型模拟风浪场侧边界失真范围研究

鉴于SWAN模型存在着不能有效地模拟固壁边界附近风浪场的缺点,即在边界附近所模拟的波要素存在失真的现象,研究了在不同水深、风速和风向情况下模型侧边界附近波要素的失真范围,并对计算结果进行了详细的分析。结果表明水深、风速和风向对于侧边界附近波要素的失真范围具有不同的影响,即在风速一定的情况下,失真范围随着水深的增大而增大;水深一定的情况下,失真范围随着风速的增大而减小、随着风向的增大而增大。在利用SWAN模型模拟计算近岸或内陆湖泊风浪场时,必须采取适当的措施以减少实际计算域侧边界附近计算结果的失真范围。

基于SWAN模型的东沙岛海域有效波高模拟与分析

基于加密的不规则三角形网格,利用SWAN模型分别在开启和关闭底摩擦耗散项下模拟东沙岛海域有效波高,同时将0.038m^2s^(-3)和0.067m^2s^(-3)两种底摩擦系数模拟的有效波高与TOPEX/Poseidon卫星观测值进行对比。结果表明,运用这两种底摩擦系数均能很好地模拟东沙岛海域的有效波高,其中采用底摩擦系数0.038m^2s^(-3)模拟效果会更好,精度会更高。采用0.038m^2s^(-3)底摩擦系数的底摩擦耗散主要对东沙岛东北部小于100m的水深地区起作用,耗散强度随着水深的变深而减少。

用SWAN模型模拟近岸波破碎

用SWAN波浪模型模拟了波谱在近岸区的演化。在SWAN模型中用“文氏谱”作为输入谱进行数值造波,模拟了不规则波的破碎过程。通过与实验结果和其它波浪模型的计算结果的对比说明,利用“文氏谱”,SWAN模型能够正确地模拟近岸海域不规则波浪的破碎过程。

SWAN模型中不同破碎指标对波浪模拟的影响

选择在波浪破碎模拟中表现较好的破碎指标GOMOD15和SAMOD17进行比较.首先将两者分别引入SWAN模型,然后利用实验室水槽试验(包括斜坡和平底条件)和现场观测数据比较两者对SWAN模型波浪模拟的影响.总体来看,随着坡度的逐渐变缓,SAMOD17与GOMOD15的结果差异逐渐显著,对于文中的所有算例,采用GOMOD15的模拟结果均更接近实测值.鉴于GOMOD15的更好表现且在模型计算时不需要人为调整其参数,因此在采用SWAN模型模拟波浪破碎时推荐使用.

无线Ad hoc网络中基于SWAN模型的QoS改进机制

为提高无状态无线Ad hoc网络模型SWAN的QoS性能,对其接纳控制机制和路由机制分别进行改进。对802.11 DCF协议的饱和吞吐量和流内干扰模型进行了分析,提出一种节点可用带宽和业务流占用带宽的估计方法,以提高接纳控制的准确性;同时,将网络负载信息用于路由发现过程,以获得资源相对充足的传输路径。仿真结果表明:采用上述改进机制的SWAN模型中,实时业务的时延性能显著提高,非实时业务的吞吐量也得到增加。

SWAN模型中不同风拖曳力系数对风浪模拟的影响

本文以荷兰哈灵水道海域为实验区域,通过敏感性实验,研究了在14m/s、31.5m/s和50m/s(分别代表一般大风、强热带风暴和强台风的极端条件)定常风速下SWAN模型中不同风拖曳力系数对风浪模拟的影响程度。结果表明,对于近岸浅水区域(水深小于20m),风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高影响较小,而且当风速增加到一定程度后,波浪破碎成为影响波高值的主要因素;对于深水区域(水深大于30m),一般大风条件下风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高影响仍然较小,随着风速的继续增大,风拖曳力系数计算方案的选择对有效波高的影响逐渐显著。对于平均周期,风拖曳力系数计算方案的选择和风速的改变对其影响均较小,而由水深变浅导致的波浪破碎对其影响较为显著。根据敏感性实验结果,本文对SWAN模型中风拖曳力系数计算方案的选择做出如下建议:计算近岸浅水区域风浪场或深水区域一般大风条件风浪场时,其风拖曳力系数可以直接采用模型默认选项;而对于深水区域更大风速条件,可首先采用模型默认选项试算,然后结合当地海域实测波浪资料进行修正。

合田良实破波指标修正公式在SWAN模型中的应用

引入合田良实破波指标公式,并利用实验室和现场波浪破碎过程的波高观测数据和SWAN模拟结果对比,提出了合田公式中系数A与深水波陡的经验关系,建立了适宜SWAN模型应用的合田破波指标改进公式。实验室和现场应用表明,采用合田破波指标改进公式时,SWAN模型无需人为调整参数,可以较好地模拟近岸浅水区不规则波破碎的波高变化过程。与SWAN模型中已有破波指标公式相比,引入合田修正公式作为破波指标可以得到更为合理的波浪计算结果。

SWAN模型在围头湾外海设计波浪要素推算中的应用

传统的设计波浪推算方法不适用于长期波浪观测数据匮乏的海域,近年来,波浪数值模拟方法成为推算设计波浪的重要手段。该文基于近岸波浪传播模型SWAN和参数化台风风场模型建立台湾海峡台风浪数学模型,利用201808号台风“玛利亚”影响台湾海峡期间的风速和波高观测资料检验模型合理性,通过数值模拟1996-2015年共92场影响台湾海峡的热带气旋过程波浪场计算围头湾外海E、ESE、SE、SSE向的年极值波浪要素。在此基础上利用P-Ⅲ型曲线拟合20年的年极值波高和周期,获得围头湾湾口(40 m等深线处)E、ESE、SE、SSE向各重现期的设计波浪要素。研究成果可为围头湾海域海岸工程的规划和设计提供参考。

浅水波浪数值模型SWAN的原理及应用综述

概述了模拟海岸、河口的浅水波浪数值模型研究现状、存在的问题以及用能量平衡方程预报海浪的发展历史。介绍了基于当代最新波浪理论研究成果的第三代浅水波浪数值模型SWAN模型,对模型的适用性、数值特性、功能及局限性进行了阐述。介绍动谱平衡方程数学模型、方程离散要求、边界条件的处理和源项(包括能量输入、损耗及波与波之间非线性相互作用)的处理方法,重点介绍三相波非线性相互作用。模拟海安湾有效波高、波周期场,并分析波与波之间非线性相互作用对波浪要素预报的影响,最后对SWAN模型的应用前景和研究趋势进行了展望。

SWAN与CGWAVE嵌套模型在设计波要素计算中的联合应用

以舟山东福山岛码头为例,利用SWAN与CGWAVE建立的大、小范围波浪嵌套模型对码头附近海域进行波浪计算,经验证表明大范围计算结果准确性较好,从中提取-50 m等深线处波要素作为小范围边界条件,利用CGWAVE模型对码头附近海区进行小范围波浪计算,并提取码头前沿波要素并进行分析。研究结果表明SWAN与CGWAVE模型的联合应用在东福山岛码头设计波浪计算中具有良好的适应性,为港口工程的设计、建设提供了科学依据和理论借鉴。

SWAN风浪成长模型在近海设计波浪要素推算中的应用

根据黄、渤海区20 a中最大风速对应的风场过程,利用SWAN模型模拟风浪的成长过程,利用针对模型推算所得的烟台芝罘岛附近海域的系列波浪要素,进行P-III型曲线的拟合分析,得到不同重现期条件下的特征波浪要素。模型计算过程中,只需对美国NCEP和欧洲ECMWF风场后报资料进行简单校正,据此通过SWAN模型推算的特征波浪要素值就可与根据芝罘岛海洋环境监测站现场观测资料推断的波浪要素值基本一致。

SWAN波浪模型和缓坡方程在0903号台风“莲花”波浪数值计算中的联合应用

为了提高近岸台风浪模拟的精度和效率,选取台湾海峡及其邻近海域为研究区域,以0903号台风"莲花"为例,采用大、小网格嵌套的SWAN波浪模型和抛物型近似缓坡方程联合应用的方法模拟了此台风浪场的分布特征.将验证点的计算值与浮标实测值进行对比,峰值的最大绝对偏差为0.89 m,整个模拟过程的平均绝对偏差为0.45 m,平均相对偏差在20%以内,整体模拟效果良好.为了便于分析模拟结果,选取了2009年6月20日23时、21日08时、21日14时3个典型时刻的模拟结果进行对比分析.其结果表明:(1)随着台风中心的北移,研究区域内风浪逐渐占据绝对主导地位,风与波浪的变化趋势更加吻合.21日08时泉州湾内最大风速约15 m/s,湾口的最大波高为2.8 m;至21日14时台风中心逼近泉州湾口,湾内最大风速增大至20 m/s,湾口最大波高迅速增至4.4 m,模拟结果与实际情况相吻合.(2)在台风中心逼近泉州祥芝中心渔港时港区受台风影响最大,但受该渔港东侧防波堤的阻挡,波浪较难进入避风水域,仅从堤头绕射进入港内,港内波高约为0.2 m,港外最大波高达到2.3 m,受到东向浪侵袭时港内避风条件较好.上述结果表明,SWAN波浪模型和缓坡方程联合应用在台湾海峡及其邻近海域的台风浪数值计算中具有良好的适应性.

一种浅水波浪数值模型的应用研究

简述目前几种浅水波浪数值预报模式 ,介绍了国内外以能量平衡方程预报浅水波浪的若干模式 ,重点介绍了应用当今最新波浪研究成果发展起来的并经过若干理论及现场观测资料验证的 SWAN模型 ,详细论述了模型的特点及其适用性 ,其动谱能量平衡方程的数值离散格式及对能量源汇项的处理方法 ,利用 SWAN模型计算了在不同水深时流场对波浪传播的影响 ,并与线性波流理论计算结果进行比较 ;最后 ,将模型应用于海安湾的浅水波浪数值计算 ,模拟湾内波高及周期场分布 。

基于SWAN数学模型的珠江口西岸桥梁波浪力计算

根据珠江口西岸的风速及波浪资料,基于SWAN建立台风及季风风场模型,对珠江口西岸海域主要影响的台风及季风过程进行模拟,结合波浪资料得到工程区域外海不同重现期波浪条件;在此基础上,通过合理的波浪数学模型计算工程不同位置处的设计波浪条件。