港灣三維有限元并行模型的水動力及泥沙數(shù)值模擬.pdf

1、本文在廈門灣建立了一個三維的有限元模型。為了解決有限元計算量大的問題，該模型采用了并行計算的方法。為提高并行計算的效率，該模型采用了兩種策略：(1)采用破開算子法離散模型的對流擴散方程，將一個時間步分解為三小步進行求解。(2)采用區(qū)域分解和主從模式與對等模式相結(jié)合的通訊方法。該模型在平面上使用能很好地擬合近岸地區(qū)復雜地形的三角形六節(jié)點網(wǎng)格，在垂向上采用σ坐標，以更好地擬合底部地形。 模型建立后，進行了廈門灣的水動力數(shù)值模擬，并用

2、實測的潮位、流速流向及鹽度觀測資料對模型進行驗證。驗證結(jié)果表明，模型計算值與觀測值吻合得較好，該模型能很好適用于近岸港灣地區(qū)的數(shù)值模擬研究。模型模擬了廈門灣的三維流場和鹽度場，并對九龍江河口區(qū)的鹽度分布規(guī)律進行了研究。分析表明，河口區(qū)的鹽度分布受潮流運動和九龍江淡水的共同作用，有明顯的潮周期特征，落潮時在河口區(qū)表層以九龍江淡水為主，外海高鹽水占據(jù)底層區(qū)域；而在漲潮時垂向混合較強，表底分層不明顯。 本文還對廈門灣的泥沙輸運進行了模

3、擬。由于人們對河口近岸地區(qū)的泥沙運動了解得并不全面，在許多泥沙數(shù)值模型中，不少重要的參數(shù)是通過經(jīng)驗性的方法得到的，不一定十分準確。因此本文嘗試用遺傳算法來對一些泥沙模型的參數(shù)進行優(yōu)化。遺傳算法是一種有效的搜索和優(yōu)化的方法。它仿效生物的進化與遺傳，根據(jù)“生存競爭”和“優(yōu)勝劣汰”的原則，借助復制、交換、突變等操作，使所要解決的問題從初始解一步步地逼近最優(yōu)解。本文采用了一個包括競賽選擇、均勻交叉、均勻變異操作的遺傳算法來優(yōu)化泥沙數(shù)值模型的參數(shù)