σ-数值切割单元法(σ-SIBM)——解决σ-坐标在海洋陡坡区域数值模拟中压强梯度误差的新方法

来源 :中国科学:地球科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong558
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
σ-坐标是地表水三维水动力及物质输运模型使用最多的垂向坐标,但陡坡区域水平压力梯度误差长期制约着σ-坐标在海洋模拟中的发展,现有解决方法如z-平面法、相对密度法、提高精度法和地形光滑法等都未取得满意的结果.本文提出σ-数值切割单元法,在陡坡区域引入伪床面,降低H/x,消除了长期存在的区域水平压力梯度问题,将问题转化为陡坡位置的非贴体网格问题,进一步采用数值切割单元法解决边界拟合问题.对数值切割单元法的关键步骤,如床面数值识别、网格单元或节点分类、数值源项的半隐式求解以及切割速度的插值计算,提出适合于地表水地形分布特性的具体解决方法.模型既利用了传统σ-网格的简单高效性,又克服了σ-坐标在陡坡或复杂地形中应用的局限性,实现了σ-坐标和数值切割单元法的联合优势.理想海山试验表明,σ-数值切割单元法所产生的最大速度误差相对z-平面法减小近一倍,全域动能误差减小两个量级左右.海沟、海山、大陆架及河口区域存在下的复杂地形数值试验表明,模型对复合陡坡地形同样具有很好的适应性. The σ-coordinate is the most widely used vertical coordinate for the three-dimensional hydrodynamic and material transport models of surface water. However, the horizontal pressure gradient error in the steep slope has restricted the development of σ-coordinates in marine simulation for a long time. Existing solutions such as z-plane method , The relative density method, the accuracy improvement method and the terrain smoothing method have not obtained the satisfactory results.In this paper, the σ-numerical cutting unit method is introduced in the steep slope region to introduce a pseudo-bed, reducing H / x, eliminating the long-standing region Horizontal pressure gradient problem, the problem is transformed into the non-skinned grid problem of steep slope location, and the numerical boundary element problem is further solved by using the numerical cutting element method.The critical steps of the numerical cutting element method, such as bed numerical identification, Node classification, semi-implicit solution of numerical source term and interpolation of cutting speed, a specific solution to the distribution characteristics of surface water topography is proposed.The model not only takes advantage of the simple and efficient traditional σ-grid but also overcomes the problem of σ- The limitations of the application of coordinates in steep slopes or complex terrains have realized the combined advantage of the σ-coordinate and numerical cutting unit method.The ideal seamount tests show that the σ- Compared with the z-plane method, the error of maximum speed of birth decreases nearly two times and the global kinetic energy error decreases about two orders of magnitude.The numerical experiments of complex topography in the presence of trenches, seamounts, continental shelves and estuaries show that the model is similar to the compound steep terrain Has a good adaptability.
其他文献
2008年5月,名为“意大利意象”的画展在南京博物院开幕,展览由江苏国际文化交流中心主办,作者为意大利青年艺术家法布里奇奥。艺术家出生于1982年,在故乡比萨读完了中学,后就
1概述癫痫是一种以突发性脑神经元异常放电为特征,导致一过性脑功能障碍的慢性疾病,定义为自发性反复发作[1]。癫痫的治疗方法包括药物治疗、外科手术治疗、生酮饮食疗法以及
血清肿是腹股沟疝无张力修补术后常见的一种并发症。虽然血清肿具有自限性,大多数患者治疗结局良好,但是,部分血清肿吸收前容易与术后复发相混淆,造成患者疑惑与焦虑,甚者引
目的 观察经皮经肝十二指肠乳头肌扩张排石术治疗胆总管结石的疗效,评价其治疗安全性.方法 对2017年12月—2019年11月前来该院治疗的胆总管结石患者进行筛选,从中便利选择96
“相本设计大比拼”栏目进行了九期,参加人数也随之不断增多。本期我们选用了三组共9张的儿童图片,希望每位设计师踊跃参与。无论你是婚纱影楼的美工师,还是儿童影楼的设计师
体育新闻的研究和教学在中国大陆起步较晚,比较成熟的其他题材的新闻作品的经典文本可以成为体育新闻教学的资料来源之一。本文采用文献资料法和文本细读法,试图探讨中国新闻
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
中国武术若要在世界各国推广、传播与发展,达到生根、开花与结果,就必须了解中国武术自身的特点、价值以及在国际市场中的发展定位,本文依据市场营销学理论和对我国武术推广
目的 探究正畸与桩冠联合修复治疗在修复龈下根折的外伤前牙中的疗效.方法 按照治疗方案的不同将随机选取的该院于2016年2月—2018年7月收治的50例龈下根折外伤前牙患者随机
陕西省在“一带一路”战略中扮演了交通枢纽的重要角色,从国内来看,中国版图的原点位于陕西省泾阳县境内,陕西是连接中国东部和西部的纽带,是接通北方和南方的窗口。从国际视