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本文首先对SUNTANS非静压模型在水平涡粘系数计算方法和网格参数计算等方面进行了改进，使模型的数值稳定性和适应性得到改善，然后基于改进后的模型对南海东北部内孤立波的生成和传播演变过程进行了研究。论文的主要工作和结论如下：基于理论解和实测资料，对求解温盐方程TVD格式的四种经典通量限制函数对计算结果的影响进行了比较分析。模拟结果表明，在所讨论的四种通量限制函数中，利用MUSCL限制函数所得模拟结果最优，建议在南海东北部海域内孤立波模拟中采用MUSCL限制函数。根据三维非静压模型的模拟结果，陆坡陆架区域所观测到的内孤立波主要由正压潮与吕宋海峡处海脊相互作用生成的下陷波在传播过程中因非线性作用变陡而逐渐生成，波幅较大的a波源于吕宋海峡处东向正压潮流速最大时刻附近生成的下陷波，而波幅较小的b波源于西向流速最大时刻附近生成的下陷波。三维非静压模型的模拟结果能够合理地反映内孤立波在陆坡陆架区域传播过程中的折射和绕射等现象，在海盆区，波幅较大的a波波速相对波幅较小的b波波速较大的原因主要与波幅有关，而在陆坡区b波波速相对较大主要是源于吕宋海峡的全日周期内潮调制的结果。对近年来现场观测中曾多次观测到的第二模态内孤立波的生成进行了模拟，模拟结果在陆架坡折处附近出现了第二模态内孤立波，其出现的位置与遥感图像基本一致。分析表明，模拟结果中出现的第二模态内孤立波主要由第一模态内孤立波与陆架坡折处附近底部地形的相互作用而生成。对海水层化状况的季节变化对内孤立波生成和传播的影响进行了研究。模拟结果表明，波速波幅的季节变化与海水层化状况的季节变化有关。上部水体温跃层对内孤立波生成的影响较大，当混合层较深但上部水体存在明显的温跃层时，内孤立波仍可以生成，当上部水体并不存在温跃层时，则不利于内孤立波的生成。冬季温跃层较弱或消失为冬季内孤立波出现较少的可能原因。对非静压模型的GPU并行计算进行了探讨，实现了利用单GPU和多GPU进行并行计算的算法。计算结果表明，加速比随网格数和GPU个数的增加而增加，网格数较多时加速比随GPU个数的增加而近似线性地增加，算法的可扩展性较好。三维网格单元数为120×104时，利用四个GPU所达到的加速比为25.4。