1、數(shù)值模擬在科學(xué)研究、工程應(yīng)用與災(zāi)害預(yù)測(cè)分析等方面發(fā)揮著重要作用。淘洋數(shù)值模式是對(duì)河流、海洋等水體在計(jì)算機(jī)上模擬的工具，正得到蓬勃發(fā)展。傳統(tǒng)的海洋數(shù)值模式大多采用矩形結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，局部加密及擬合岸線能力有限，往往難以擬合河口、海灣或島嶼等區(qū)域復(fù)雜的岸線和工程結(jié)構(gòu)。無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格能夠在任意局部區(qū)域?qū)W(wǎng)格加密并擬合岸線，從而克服了結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的缺陷。當(dāng)前國(guó)際上知名的無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格海洋模式大多來(lái)自國(guó)外，而國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的模式尚缺少能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的。所以需要研

2、制具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格河口海洋數(shù)值模式，以期通過(guò)不斷改進(jìn)發(fā)展最終達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
　　 本文研制了一套無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格二維河口海洋數(shù)值模式。該模式采用三角形網(wǎng)格，基于有限體積法求解。在網(wǎng)格中心(重心)求解水位，在網(wǎng)格邊的中點(diǎn)同時(shí)求解x-方向和y-方向流速的配置。這樣的配置既不用水平坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，能使用有限體積法直接對(duì)原始方程組進(jìn)行求解，簡(jiǎn)潔高效且易于守恒，同時(shí)也能夠較方便地處理移動(dòng)潮灘邊界。模式采用垂向平均的二維控制方程組，

3、對(duì)連續(xù)方程、動(dòng)量方程和鹽度方程均采用有限體積法求解，以確保守恒性。求解連續(xù)方程和鹽度方程時(shí)采用三角形網(wǎng)格作為控制體。求解動(dòng)量方程時(shí)則采用圍繞邊中點(diǎn)的菱形作為控制體，并采用TVD格式處理流速平流項(xiàng)以增強(qiáng)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)了兩種方法求解正壓梯度力，第一種方法為對(duì)水位插值，再在菱形控制體中用有限體積法求解，第二種方法為先構(gòu)造4個(gè)以水位計(jì)算點(diǎn)為頂點(diǎn)的控制體，用有限體積法求解出水位梯度后，再將所得水位梯度平均。斜壓梯度力求法與正壓梯度力類(lèi)似。求解鹽度平

4、流項(xiàng)時(shí)，根據(jù)Darwish和Moukalled在無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格下設(shè)計(jì)物質(zhì)輸運(yùn)TVD平流項(xiàng)算法的經(jīng)驗(yàn)，以及Li等對(duì)其不足的分析和改進(jìn)，針對(duì)本文模式的無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格設(shè)計(jì)了一種計(jì)算上游r值的方法，并以此r值為基礎(chǔ)構(gòu)造了TVD格式。模式在時(shí)間上用預(yù)估修正法顯式求解以增加水動(dòng)力精度，并且包含了移動(dòng)潮灘邊界。
　　 通過(guò)在一個(gè)理想圓湖試驗(yàn)，驗(yàn)證了第二種正壓梯度力求解方法更加精確，計(jì)算結(jié)果與解析解非常接近。而通過(guò)理想往復(fù)流數(shù)值試驗(yàn)測(cè)試TVD鹽度平流項(xiàng)

5、格式，測(cè)試結(jié)果表明該格式成功地消除了數(shù)值頻散，并有效地降低了數(shù)值耗散，但使用Superbee限制函數(shù)會(huì)造成人為的鋒面，故推薦使用Monotonic和Minimode限制函數(shù)。對(duì)黃浦江進(jìn)行水動(dòng)力驗(yàn)證，水位結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致。
　　 在長(zhǎng)江口對(duì)模式作了率定驗(yàn)證。模式在不同區(qū)域取不同底摩擦曼寧系數(shù)值，通過(guò)計(jì)算2007年8月長(zhǎng)江口的流場(chǎng)，對(duì)比實(shí)測(cè)水位、流速和流向率定，并通過(guò)計(jì)算2004年末2005年初的流場(chǎng)和鹽度場(chǎng)，對(duì)比實(shí)測(cè)流速、流