辽东湾冬季流冰漂移预报的研究

摘要

辽东湾冬季有冰海区是我国重要的石油开发区，该海域的海冰灾害事件日益频繁。在油气开发中，海冰是影响冰区船舶运输、钻采施工、生产作业的重要海洋环境条件。对辽东湾海冰进行数值模拟和预测，是减少海冰灾害的有效途径。 本文海冰漂移模型是以二维浅水环流方程为基本控制方程，对漂移海冰的数值模拟采用的是拉格朗日坐标系下的随机走动法计算出流冰的漂移轨迹，即通过Langevin方程追踪质点求得流冰的漂移轨迹。在对辽东湾区域性漂移海冰的数值模拟中，本文考虑了渤海潮汐和风应力的影响，并对海冰漂移的动力要素如风和流拖曳力、海冰内力进行了讨论和分析。 利用上述的基本原理和方法，在对辽东湾海域的水文地质资料进行较全面的收集和整理的基础上，建立了辽东湾海域水动力数学模型，运用显隐格式交替使用的有限差分格式，对辽东湾海域内的潮流场进行数值计算和模拟：结合海冰的动量方程和连续方程，建立了辽东湾冰区的流冰漂移模型：利用潮流场数值计算结果，对辽东湾的海冰漂移进行了数值预报，并与实测的潮流场和海冰漂移数据进行了对比分析。结果表明，本文所建立的辽东湾海域潮流场和流冰漂移模型是正确的、可靠的，可用于工程实际。

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第1章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3辽东湾海冰漂移研究的意义

1.3.1海冰对船舶运输的影响

1.3.2研究的必要性和意义

1.4本文的主要工作

第2章潮流场模型与海冰模型

2.1潮流场模型

2.1.1三维潮流场模型

2.1.2二维潮流场模型

2.1.3潮流场的数值计算方法

2.2海冰模型

2.2.1模型的基本方程

2.2.2海冰动力要素分析

2.2.3海冰数值模拟的计算方法

第三章辽东湾潮流场的数值模拟与验证

3.1辽东湾潮流场模型

3.1.1基本方程

3.1.2差分方程的建立

3.2边界条件

3.2.1初边界和开边界的处理

3.2.2动边界的处理

3.2.3计算的稳定性条件

3.3潮流场的数值模拟和验证

3.3.1潮流场的数值模拟

3.3.2潮流场的验证

第四章辽东湾流冰漂移的数值模拟与验证

4.1辽东湾海冰的类型

4.2辽东湾海冰的冰期和冰情

4.3辽东湾海冰的监测

4.4辽东湾流冰漂移模型

4.4.1动量方程

4.4.2流冰漂移的拉格朗日跟踪

4.5辽东湾流冰模型的验证与应用

4.5.1模型的验证

4.5.2模型的应用

第五章结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

研究生履历