61、海洋工程与监狱安防：数值计算及无线传感技术应用解析

海洋工程与监狱安防：数值计算及无线传感技术应用解析

海洋工程三维潮流数值计算分析

随着海上石油勘探的发展，海上工程数量不断增加。工程建设会影响工程区域周围的水流分布，进而影响泥沙迁移，造成局部冲刷。因此，研究工程建设前后潮流分布的变化十分必要。

数值计算分析在潮流分布预测中具有不可替代的作用，尤其是在短期内预测大范围、长期的潮流分布。而近海区域波浪和潮流相互作用显著，二维数值模型难以保证计算精度，许多研究采用三维模型进行水动力计算，并考虑波浪和潮流的共同作用。

本文开发了一种三维模型 COHERENS - SED，该模型基于 COHERENS 模型，考虑了浅水、较强的波潮共同作用和较高的泥沙浓度等特征。以一个平台和海上航道为例，分析了工程建设前后潮流分布的特征。

三维潮流模型

新的水动力 - 悬浮泥沙耦合模型 COHERENS - SED 是从原有的水动力 - 生态耦合模型 COHERENS 发展而来的。该模型分别引入了三维波浪诱导沿岸流和非破碎波浪诱导垂直混合的影响，提高了预测精度。

基本方程如下：
1. 考虑三维波浪诱导沿岸流的水流运动方程 ：
- (\frac{\partial u}{\partial t}+u\frac{\partial u}{\partial x}+v\frac{\partial u}{\partial y}+w\frac{\partial u}{\partial z}-fv=-\frac{1}{\rho}\frac{\partial p}{\partial x}+\frac{\partial}{\partial x}(S_{xx})