基于非靜壓模型的南海東北部內(nèi)孤立波數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文首先對SUNTANS非靜壓模型在水平渦粘系數(shù)計算方法和網(wǎng)格參數(shù)計算等方面進(jìn)行了改進(jìn)，使模型的數(shù)值穩(wěn)定性和適應(yīng)性得到改善，然后基于改進(jìn)后的模型對南海東北部內(nèi)孤立波的生成和傳播演變過程進(jìn)行了研究。論文的主要工作和結(jié)論如下：
　　基于理論解和實測資料，對求解溫鹽方程TVD格式的四種經(jīng)典通量限制函數(shù)對計算結(jié)果的影響進(jìn)行了比較分析。模擬結(jié)果表明，在所討論的四種通量限制函數(shù)中，利用MUSCL限制函數(shù)所得模擬結(jié)果最優(yōu)，建議在南海東北部海域內(nèi)

2、孤立波模擬中采用MUSCL限制函數(shù)。
　　根據(jù)三維非靜壓模型的模擬結(jié)果，陸坡陸架區(qū)域所觀測到的內(nèi)孤立波主要由正壓潮與呂宋海峽處海脊相互作用生成的下陷波在傳播過程中因非線性作用變陡而逐漸生成，波幅較大的a波源于呂宋海峽處東向正壓潮流速最大時刻附近生成的下陷波，而波幅較小的b波源于西向流速最大時刻附近生成的下陷波。
　　三維非靜壓模型的模擬結(jié)果能夠合理地反映內(nèi)孤立波在陸坡陸架區(qū)域傳播過程中的折射和繞射等現(xiàn)象，在海盆區(qū)，波幅較大的

3、a波波速相對波幅較小的b波波速較大的原因主要與波幅有關(guān)，而在陸坡區(qū)b波波速相對較大主要是源于呂宋海峽的全日周期內(nèi)潮調(diào)制的結(jié)果。
　　對近年來現(xiàn)場觀測中曾多次觀測到的第二模態(tài)內(nèi)孤立波的生成進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果在陸架坡折處附近出現(xiàn)了第二模態(tài)內(nèi)孤立波，其出現(xiàn)的位置與遙感圖像基本一致。分析表明，模擬結(jié)果中出現(xiàn)的第二模態(tài)內(nèi)孤立波主要由第一模態(tài)內(nèi)孤立波與陸架坡折處附近底部地形的相互作用而生成。
　　對海水層化狀況的季節(jié)變化對內(nèi)孤立波生成

4、和傳播的影響進(jìn)行了研究。模擬結(jié)果表明，波速波幅的季節(jié)變化與海水層化狀況的季節(jié)變化有關(guān)。上部水體溫躍層對內(nèi)孤立波生成的影響較大，當(dāng)混合層較深但上部水體存在明顯的溫躍層時，內(nèi)孤立波仍可以生成，當(dāng)上部水體并不存在溫躍層時，則不利于內(nèi)孤立波的生成。冬季溫躍層較弱或消失為冬季內(nèi)孤立波出現(xiàn)較少的可能原因。
　　對非靜壓模型的GPU并行計算進(jìn)行了探討，實現(xiàn)了利用單GPU和多GPU進(jìn)行并行計算的算法。計算結(jié)果表明，加速比隨網(wǎng)格數(shù)和GPU個數(shù)的增加