台风风暴潮淹没能量的演化机制及定量规律研究

批准号:
11902024
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
聂冰川
依托单位:
学科分类:
A1302.环境流体力学与颗粒流
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
开展台风风暴潮淹没研究是我国风暴潮防灾减灾领域的重要需求。本申请围绕风暴潮淹没能量开展研究工作,深入讨论淹没能量的演化机制,并给出其定量规律。研究计划实施过程中,将运用理论分析(量纲分析和尺度分析)和数值分析(改进的风暴潮-海浪耦合计算模式和动态模态分解)方法,对比讨论理想地形和东南沿海地区风暴潮淹没能量的相关结果,以期获得:近岸区风暴增水、海浪和风暴潮流相关能量的生成、转换与耗散机制及空间模态特征;讨论淹没区淹没能量的输运与耗散行为;给出淹没能量总量和平均能量密度的标度律等定量规律。相关结果可为探索构建基于淹没能量的风暴潮淹没灾害评估方法提供理论支持。
英文摘要
The study of the storm surge inundation is a major demand in the area of prevention and reduction of the losses caused by storm surge. This proposal focuses on the mechanisms and laws of the inundation energy caused by the storm surge. Using theoretical analysis (dimensional analysis and scaling analysis) and numerical analysis (based on the improved storm surge-wave coupled model and the dynamic mode decomposition method), this proposal will investigate the inundation energy of the storm surge on the idealized landform and Southeast China coast to understand the mechanisms and features of the generation, transition and dissipation of the energy of the storm surge, wave and current in the nearshore region, to figure out the transportation and dissipation of the inundation energy in the inundation region, and to obtain the scaling laws of the amount and mean density of inundation energy. Those above-mentioned results will be a basis to develop the inundation energy-based hazard assessment method.
台风风暴潮及其淹没涉及强烈的大气、洋流和海浪耦合。本研究对近岸区广泛存在的液滴型波峰开展了研究,在数值上找到了液滴型波峰的解,同时认为这种广泛存在但尚未被解释的现象是大气水两层流界面中波浪的一种极限情况,它的形成伴随着波峰处能量的快速下降。基于所构建和验证的风暴潮海浪耦合模式给出了风暴潮过境期间风暴增水、海浪和风暴潮流相关能量的生成、转换与耗散机制及空间模态特征,进一步基于能量相关的时空演化特征,讨论淹没能量总量和平均能量密度的标度律等定量规律(相关结果正在整理中)。建立了气候变化下东南沿海风暴潮淹没灾害性分析的流程,开展了中长期东南沿海的风暴潮潜在淹没定量结果,包括潜在淹没区的区域、面积和水深等。在风暴潮流场的研究中发现存在上升流引起底层富营养盐水体被带至表层导致赤潮环境灾害,其中有效的解决方案是在赤潮低风险月份构建人工上升流。鉴于此,还开展了基于圆管诱导自然对流产生人工上升流的探索性研究,开展的具体研究工作包括:实验研究了壁面上复杂加热条件下的自然对流;揭示了圆管内自然对流的曲率效应;综述和展望了海洋工程的发展;讨论了壳体结构屈曲。
期刊论文列表
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Assessment of the potential storm tide inundation hazard under climate change: case studies of Southeast China coast
气候变化下潜在风暴潮淹没危险评估:以中国东南沿海为例
DOI:10.1007/s10409-020-00996-7
发表时间:2020-11
期刊:Acta Mech. Sin.
影响因子:--
作者:B.C. Nie;X.Q.Y. Wu;J.C. Li;F. Xu
通讯作者:F. Xu
An experimental study of natural convection on a vertical surface with neighboring isothermal and isoflux heating
相邻等温等流加热垂直表面自然对流的实验研究
DOI:10.1140/epje/s10189-021-00105-x
发表时间:2021-08-01
期刊:EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL E
影响因子:1.8
作者:Nie, Bingchuan;Shao, Yutao;Xu, Feng
通讯作者:Xu, Feng
DOI:10.1017/jfm.2022.134
发表时间:2022-02
期刊:J. Fluid Mech.
影响因子:--
作者:B.C. Nie;F. Xu
通讯作者:F. Xu
DOI:10.1063/5.0131944
发表时间:2022-12
期刊:Phys. Fluids
影响因子:--
作者:B.C. Nie;X. Guan;J.-M. V;en-Broeck;F. Dias
通讯作者:F. Dias
Hoop and axial plastic buckling modes of submerged cylindrical shells subjected to side-on underwater explosion shock wave
水下侧向爆炸冲击波作用下水下圆柱壳的环向和轴向塑性屈曲模式
DOI:10.1016/j.marstruc.2022.103200
发表时间:2022
期刊:Mar. Struct.
影响因子:--
作者:B.C. Nie;H.Q. Zhang
通讯作者:H.Q. Zhang
深远海人工上升流流动系统的动力与传热机理研究
- 批准号:12372381
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52万元
- 批准年份:2023
- 负责人:聂冰川
- 依托单位:
国内基金
海外基金
