《海洋数值模拟》课程教学与SCHISM模式实践指南

资源摘要信息:"《海洋数值模拟》课程教学备份" 一、课程概述 《海洋数值模拟》是一门专业性极强的课程，主要针对海洋工程与技术领域的学生。该课程由中国地质大学（武汉）海洋学院海洋工程与技术系的李健教授开设。本课程的目的是使学生掌握海洋数值模式的全栈开发技术，了解计算网格的构建，学习数值方法的应用，掌握并行计算的基础知识，以及熟悉场景应用、物质输移以及可视化后处理等实际应用技能。 二、主要知识点 1. 海洋数值模式的全栈开发：全栈开发涉及到模型的设计、编程、调试、测试以及维护等全过程。在海洋数值模拟领域，全栈开发要求学生能够从理论模型的建立，到实际代码的编写，再到最终结果的分析和验证，进行全方位的学习和实践。 2. 计算网格：在海洋数值模拟中，计算网格是基础工具，用于空间离散化。学生需要学习如何根据海洋环境的复杂性来构建适合的网格系统，包括规则网格和不规则网格，以及网格细化等高级技术。 3. 数值方法：数值方法是指通过数学计算来近似解决实际问题的方法。在本课程中，将教授学生如何应用各种数值方法，如有限差分法、有限元法、谱方法等，来解决海洋动力学中的偏微分方程。 4. 并行计算基础：随着计算需求的提升，单核处理器已经无法满足大规模海洋模拟的计算需要。因此，并行计算成为了本课程的一个重要组成部分。学生将学习如何利用并行计算平台，如多核CPU、GPU或者集群系统来加速数值模拟的计算过程。 5. 场景应用：将数值模型应用到具体的海洋环境和实际问题中是学习的重要目的。本课程将引导学生如何根据实际海洋环境，设置合理的边界条件和初始条件，运行模型并分析模拟结果。 6. 物质输移：在海洋环境中，物质输移如污染物扩散、泥沙输移等过程对环境影响极大。课程将讲授如何模拟这些过程，并理解其对海洋环境的长期影响。 7. 可视化后处理：数值模拟的结果往往需要通过图形化的方式进行展示和分析。本课程将教授学生如何使用专业软件对模拟结果进行可视化处理，以便更直观地理解模拟数据。 三、实践应用 《海洋数值模拟》课程特别强调理论与实践的结合，通过实际案例分析和模拟实践，使学生能够将所学知识运用到实际工作中去。学生将有机会接触到SCHISM模式，这是目前国际上广泛应用于海洋环境模拟的一种先进模式。通过对SCHISM模式的学习和应用，学生可以深入理解其在海洋模拟中的优势和应用方法。 四、教学资源 1. 教学资料：包括课程讲义、参考文献、案例分析等。 2. 软件工具：学生将学习和使用SCHISM模式软件包及其相关的辅助工具进行模拟操作。 3. 实验环境：学生将有机会在实验室或使用远程计算资源进行模拟实验。 五、课程目标 通过本课程的学习，学生应能够： 1. 理解并掌握海洋数值模拟的基本理论和技术方法； 2. 熟悉计算网格的设计和构建技术； 3. 掌握并行计算技术，并能应用于海洋模拟中； 4. 能够独立设计和运行海洋模拟场景； 5. 能够处理和分析模拟结果，并进行有效的可视化展示。 《海洋数值模拟》课程的开设和教学备份资源的提供，为海洋科学领域学生和研究者提供了一套完善的教学体系和实践平台，有助于培养具备前沿科技能力的海洋科学人才。