基于SWAN模型的风浪数值模拟研究

"风浪数值模拟的初步研究 - 时健，张蔚，陈焕，冯向波 - 高等学校博士学科点专项科研基金项目，国家自然科学基金青年项目，中央高校基本科研业务非在专项" 文章《风浪数值模拟的初步研究》探讨了基于SWAN（Simulating Waves Nearshore）模型的风浪模拟技术，该模型是专门用于近岸波浪动力学研究的数值工具。研究中，作者时健、张蔚等人首先针对常风场条件下的风浪生成进行了模拟。他们指出，在常风场持续作用下，波浪会沿着风的方向逐渐增大，直至达到一个稳定的生长状态。这个过程的时间长短取决于模型计算的时间步长，时间步长的选择会影响波浪成长期的模拟精度。 在波浪成长期内，一个重要的物理现象是高频波浪的能量逐渐转移到低频波浪，这是能量在不同频率波之间转换的过程，对波浪谱的形状和波浪特性有显著影响。这一部分的研究对于理解风浪生成和演变的内在机制至关重要。 接着，研究人员利用SWAN模型对台风“柯罗莎”引发的台风浪进行了数值模拟。台风浪通常具有更复杂且强烈的特征，其与风的关系分析可以帮助我们更好地预测极端天气事件对海岸线的影响。通过对比模拟结果和实际测量数据，作者分析了双峰波谱中的风浪成分和涌浪成分，这有助于区分不同来源的波浪效应。 最后，为了验证模型的普适性，研究者使用相同模型参数对其他地点的波浪要素进行了模拟，并统计了误差。结果显示，模拟计算的台风浪波浪要素与实际观测值高度吻合，表明SWAN模型在模拟台风浪方面具有较高的准确性和可靠性。 关键词涵盖了海岸工程、波浪动力学、SWAN模型、常风、台风以及数值模拟等领域，这些关键词揭示了研究的核心内容和应用范围。这项研究为理解和预测风浪和台风浪提供了科学的数值方法，对于海岸工程设计和灾害风险评估具有重要意义。