近岸波浪变形：CGWAVE、MIKE21-BW与SWAN模型比较

"近岸波浪变形数值模型的比较研究 (2009年)" 这篇论文主要探讨了近岸波浪变形的数值模拟技术，特别是在港口和海岸工程中的应用。作者通过对三种主流的波浪数值模型——CGWAVE模型、MIKE21-BW模型和SWAN模型的比较分析，来阐述它们的理论基础、适用范围和优缺点。 1. CGWAVE模型：该模型基于椭圆型缓坡方程，适用于描述波浪在深水到浅水过渡区域的传播过程。缓坡方程是由Berkhof在1972年提出，它考虑了波高随水深变化的效应，能够处理波浪在复杂地形下的折射、绕射和反射。然而，这种模型通常不考虑波浪破碎现象，可能不适合模拟近岸的强烈破碎区。 2. MIKE21-BW模型：这个模型基于Boussinesq方程，特别适合近岸区域的波浪模拟，因为它能够更好地处理非线性效应和波浪破碎。Boussinesq方程在保持数学简洁性的同时，保留了重要的物理特性，如非线性折射和底部摩擦。MIKE21-BW模型因此在港口工程中被广泛应用，尤其对于需要考虑波浪破碎的场景。 3. SWAN模型：这是一种基于动谱平衡方程的模型，采用频谱方法来模拟波浪的生成、传播和衰减。SWAN模型的优势在于其灵活性，可以处理各种复杂的边界条件和地形，并且可以纳入风浪生成、浅水效应、波浪破碎等多种物理过程。然而，对于快速变化的水深和复杂的地形，可能需要较大的计算资源。 在选择合适的波浪模型时，工程师和科学家需要考虑模型的计算效率、物理精度、适用条件和对特定问题的适应性。例如，如果关注的是近岸波浪破碎，那么MIKE21-BW模型可能是首选；而如果需要处理大范围的波浪传播和多种环境因素，SWAN模型则更合适。CGWAVE模型在处理简单地形和波浪传播方面可能更为有效。 总体而言，这篇论文对于理解和选择适合近岸工程项目的波浪数值模型提供了有价值的信息，有助于提升港口和海岸工程的设计和规划质量。通过对不同模型的深入理解，研究人员和工程师可以更好地预测和控制波浪对海岸结构和水动力环境的影响。