Luận án tiến sỹ " Tính toán dòng chảy vùng biển ven bờ - nước sông " pptx

26 242 0
Luận án tiến sỹ " Tính toán dòng chảy vùng biển ven bờ - nước sông " pptx

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Dl).IHOC Qu6c GIA TP. H6 CHI MINH TRU<JNGDl).IHOC KHOAHOC TV NmEN V() THANH TAN , " ? 'fINI-I TOAN DONG CI-IAY , ~ , , ~ VUNG UIEN VEN nO - NUDCNONG Chuyen nganh : H<liDLtdngHl)c Mii 86 : 1.07.07 TOM TAT LU~N AN TIEN si V~T LY TP. H6 ChiMinh -2004 Cong trinh hoan thanh t~i: Bc) m6n V~t Ly MOi Trd<tng, khoa Vl)t Ly, trdi1ng D~i HQc Khoa HQc TV Nhit}n, D~i HQc Qu6c Gia TP.HCM. NgtfC1ihtf(1ng d~n khoa hQc: PGS. TS. IJt}Quang To~i PMn bit;n 1: PGS. TS.Dinh VAnu'u PMn bit;n 2: TS. Nguyen HOO NhAn PMn bit;n 3: TSKH. Phon VAnHoijc I j Lu~n an dtf<JcbaG vt? tnidc HQi B6ng chii'm lu~n an cii'p Nha Ntfdc, hQp t~i: tnt<'fngB<;tiHQc Khoa HQc Tt! Nhien TP.HCM VaGhie: 14 gi<'f30 ngay 24 thang 9 Dam 2004 C6 the am hieu lu~nan ~i thtfvit;n: ~ Khoa HQcT5ng H<JpTP.HCM - Tnt<'fngB<;tiHQc Kltoa HQc Tt! Nltien TP.HCM 1 M(1 DAU Khu v1!cbie'n yen 1XJDam Vi~t Nam c6 mQt vai tro ra-t quaDtrQngtrong nhi~u lanh v1!ckhac nhau. Cae nghi~n cll'u,khllo sat va do d~c cac d~c tntng hili dudng hQc ngay ding nhi~u hdn tr~n wng bien yen 1XJ.Tuy nhi~n, cac bai loan mo blah cho vung bie'nnay vancon tltdngd6i it.Cae qua trlnhtltdngtae bie'n-1XJ 1£1 nhfi'ng trd ng~i Idn eho cac bai loan mo blah. Ngoai fa, ding c6 the' ke' th~m blah d~ng du<'1ng1XJva s1!sii'd1}ngcac di~u ki~n bi~n d6i vdi mi~n tinh c6 bi~n rQng hudng v~ phia bie'n cling 1£1nhfi'ng kh6 khan kIDthi€t l~p mo blah. Phudng phap pMn tii'hfi'uh~n vdi tinh ~m deo trong vi~c thi€t k€ m~ng ludi to ra thich h~p d6i vdi khu v1!cc6 du<'1ng1XJ bie'n phrtc ~p, c6 nhi~u dao nM. M(ic du v&ntdn ~i nhfi'ngh~n ch€dang ke ciia n6 d6i vdi cae bai loan mo blah thiiy dQng11!c. Ngay nay, phudng phap pMn tii' hfi'u h~n dang du~c ap d1}ngngay cRag nhi~u hdn vao cac bai loan thiiy dQng 11!chQc bie'n, tU'nhfi'ngmo blah kich thudc nho, yen b<'1(lscandarani, 1993 - Le Provost, 1994 - Kapolnai, 1996) cho d€n cae bai toaD hoao hm d~i dttdng ba chi~u Dch thudc Idn (Greenberg, 1997). L~n lu~t cac bai toaD mQt,hai va ba chi~u thllYdQng 11!c hQc bien sii'd1}ngphudng phap phitn tii'hfi'u h~n du~c trlnh bay trong nQidung ciia lu~n an. Cung vdi vi~c ap d1}ngphudng phap so'tri ph~n tii'hfi'uh~n de' tinh toaDM th6ng hoan lttu gi6 mila ~i dai yen 1XJva th~m 11}c dia Dam Vi~t Nam, lu4n an nay con sii' d1}ngphudng phap tach mi~n khong giait cho bai toaDhoRnhm ba ehi~u. 2 A CHUdNG 1: TONG QUAN 1.1 GiO'ithi~u chung v~ khu vqc ven 1XIDamVi~t Nam Vung biin ven 1X7Dam Vi~t Nam du'<;1egidi h~n tit Nha Trang d6n dao Phd Qu6e du'QechQnlam khu vf{.enghi~n eU'u M th6ng dong ehiy trong cae thang gi6 mua (tMng 1 va thang 7) va cae thang gi6 chuyin mUa(thang 4 va thang 10). Khu vf{.enghi~n eU'uohm trong vUngkinh tuy6n tit 1O3~ d6n 111°Eva vi tuy6n tit 7,5~ d6n 13~. Df{.avao cae d~e diim v~ khi tu'Qngva hii van, ngu'Cfita ehia khu vf{.enay thanh ba vUng. Vung 1 tit Nha Trang d6n Viing Tau; vung 2 tit Viing Tau d6n Ca Mau va vung 3 lit vUngyen 1X7biin uty DambQ. 1.2 Cac nghi~n CUDh~ th6ng dong chsy ven I.XI Mc}t86 dQtkhao sat va do d~e dong ehiy yen 1X7tit cae tr~m do li~n t1;1edii du'Qeti6n hilnh. Trong d6 e6 thi ki d6n cae dQt "Dilu Ira khao sat tdng hf/p cae dilu ki~n tT!nhien t{li vung biin Kien Giang - CaMau" vitomua kho va mua mu'aDam1998 va ehuy6n khao sat vung biin Phan Thi6t vao thang 10/1999. 1.3 MOtviti m6 hJnh tinh toaD ng~n CUDBi~n D6ng Cae bili toaD mo hlnh eho vUngbiin yen bCfkhong nhi~u. Do d6, cae k6t qua tinh loan eua roOhlnh Biin Bong va vjnh Thai Lan eung ea'p nhii'ngthong tin eiin thi6t eho bili loan yen 1X7. Mc}ts6 k6t qua tu'dng tf{.nhau tit cae lac gia khae nhau. Ching h~n. mc}th~ th6ng dong eMy ~nh yen 1X7DamVi~t Nam tit Phan Thi6t d6n Ca Mau (vUng 1 va vUng2) hu'dngv~ Damtrong tru'Cfnggi6 mUa dong - Me va hu'dngl~n bifc trong tntCfnggi6 mua uty - nam; dong ehiy yen bCfvjnh Thai Lan (vUng3) pMt triin 3 ye'u trong tru'(Jnggi6 mila dong - Me nhu'ngpMt trieD ~nh trong tru'(Jng gi6 mila tay - Dam; 1.4 NQidung lu{in an va phddng phap nghi@ncoo 1.4.1 Cae n6i dung thu'cbien M11etieu chinh: tlnh toaD h<%th6ng dong chciy gi6 trung blnh hai chi~u va ba ehi~u khu v1f.eyen b(JDamVi<%tNam tll'Nha Trang de'n vnng bien tay Damva dao Phti Qu6c trong cae tru'(Jng gi6 mila d~c tru'ngbhng phu'dng pMp phin tit htru hc,tnvdi mc,tng lu'didu'~cxay d1f.ngg6m cae pMn to'tam ghic bit ky. Ngoai fa, phu'dngpMp phin tit htru hc,tncon du'~e ap d11ng vao bai toaDdong chay troi mQtchi~u vdi roOhlnh Ekman. Cae ke't qua tlnh toaDtru'£1ngdong chciytu'dng !tng vdi cae thang gi6 miIa d~c tru'ng va cae thang gi6 ehuyen mila du'~e th~ hi<%ntren cae ban d6. 1.4.2 Phu'dngpMp nghien eltu Mi~n tlnh yen b(Je6 bien long rit rQng. Phu'dngpMp tinh hai llin du'~e ap d11ng.LiD diu, vdi mi~n tlnh rQng hdn, khu vJ!.e nam Bi~n Bong. Ke't qua cua bai toan Dam Bi~n Bong du'~e sit d11nglam di~u ki<%nbien eho bai toaDyen b(J. Phu'dng pMp phin tit htru hc,tnd1f~eap d11ngd~ thJ!.Chi<%n dnh toaD eho cae bai toaD mQtchi~u, hai chi~u va ba chi~u. Cae mc,tnglu'di hai chi~u du'~exiiy d1f.ngteen cd sd phep dJ!.ngtam giae Delaunay, vdi thu~t toaDDelaunay Refinement. Phu'dng phap tach mi~n khong gian va phep bie'n ddi tQa dQ khong th!t nguyen sigma du'~c ap d11ngde tinh dong ehciyba chi~u. Bai toaD ba chi~u du'~e philn ra thanh cae bai toaD mQt ehi~u theo phu'dng thing d!tng va cae bai toaD hai ehi~u theo phu'dngngang. 4 CHUONG2:Cd Sa LY THuvET 2.1 H~ th6ng cae pbddng trlnb xua't pMt Hc$th6ng cae phu'dng trinh xu(t pMt mo ta cae hoan h.tu trong d~i du'dng bao gdm cae phu'dng trinh bio loan dQnghtc;Jng, bao loan kh6i htc;Jng,khue'ch tan mu6i va ehuy€n v~n entropi. B6i vdi nhung chuy~n dQng kich thu'deldn trong d~i du'dng,hc$th6ng phu'dng trinh xu(t pMt du'c;Jevie't trong hc$tQa dQe~u (A,(j),R) e6 d~ng r(t phtte ~p. 2.2 Cae phep xa'p xi Sa d~ng phep ehie'u leD ~t phing [3,cae phep g~n dung thuy tinh va phep g~n dung Boussinesq d€ du'a M cae phu'dng trinh xu't pMt v~ d~ng ddn gian hdn. 2.3 Cae m6 hlnb Hob toaD dong coy trong d{tidddng 2.3.1 Mo hlnh ba ehi~u Phu'dng trinh bio loan dQng 1u'c;Jngd6i vdi thanh phh thing drtng rut l~i thanh phu'dngtrinh thuy tinh va thanh pMn v~n t6e thing drtng du'c;Jetinh tit phu'dng trinh lien t~e. Cae phu'dng trinh chuy€n dQnge6 d~ng: 00 00 00 00 1 Op. ac. g a ~ / a ( 00 ) -+u-+v-+w fv= g jpdz+- A - +A Au Ot Ox. Oy Oz Po Ox. Ox. Po Ox.z Oz ZOz t Ov Ov Ov Ov 1 Op. ac. g a f ~ / a ( Ov ) -+u-+v-+w-+fu= g pdz+- A - +AtAv Ot Ox. Oy Oz Po Oy Oy Po Oy Z oz ZOz (2.1) Phu'dng trinh lien t~e d~ tinh thanh ph~n v~n t6e thing drtng: aw' au av - = az ax ay (2.2) 5 Thanh ph~n thing dli'ng eua veetd v~n t6e dong eMy t~i day bien Wbva dao dQng ro1,1'enUdel,;dli<;fCtinh tit cac di~u ki~n dQnghQc~i day bien va tren ~t bien: aH aH . Wb = -Ub Vb- khl z=-H ax ay al,; al,; al,; . -+u -+v - = W khl Z= r at sax Say S "" 2.3.2 Sli trung blnh h6a theo phlidng thing dli'ng va rod hlnh hai chi~u V~n t6c dong cMy trung blnh theo dQsdu dli<;fcdjnh nghia: 1 /; 1 /; 11= J udz v= J vdz (2.5) (H + l;LH (H + l;LH Tich pMn cac phu'dog trlnh (2.1) va (2.2) theo phu'dng thing dli'ng,ta c6 rod bloh hai chi~u: au au au 1 Cpa 8l; g /; /;api -a+U ax+v oy -fv=-p;:- ax -g ax- Po(H+l;) ifax dzdz+ 'tS 'tb + x x +Al~u Po(H+l;) Po(H+~) av av av 1 ape 8l; g J /; J /;api -at+uax +v ay +fu=- Po ay -gay PO(H+l;)-HZ ay dzdz+ 'ts 'tb + y y + A ~V l Po(H+l;) Po(H+l;) au(H + l;) + av(H + l;) + al; = 0 ax ay at 2.3.3 Phlidng phap pMn fa cua rod hloh ba chi~u C6 nhi~u phu'dng phap pMn fa rod hlob ba chi~u ohhro dlia bai toaDv~ d~og ddn giiin hdo. MQt troog 86 d6 la 81,1'tach cac thanhpMn nhroogangu va v cuadongcMy thanhcac thanhph~n (2.3) (2.4) (2.6) (2.7) (2.8) 6 dong chay trung blnh U,v va cac dQI~ch cua n6 Uf,v' quanh gia tri trung blnh: u=u+ui V=V+Vf (2.9) U,v duQcgQila cac thAnhpMn chInh ap cua dong chay va uf, v' duQCgQila cac thiinh ph~n ta ap. Thanh ph~n chInh ap cua dong chay U,v va dao dQngmlfc nudc ,duQctioo tU'mo hlnh hai chi~u. Cac thAnbpMn ta ap uf, v' duQc Hnhvdi budc th<'Jigian Idn bdn, c6 the ga'p mu<'JiI~n, so vdi budc th<'Jigian tinh cac thanh pMn chinh ap. 2.4 Trao d6i rffi thing dUng Thong thu<'Jng,ngu<'Jita danb gia M 86 trao d6i r6i th~ng dd'ngAztU'phudng trlnh dQngDangr6i: oE+uoE+voE+woE;:::A [( OU ) 2 + ( fJv ) 2 ] +~ ( A OE ) -!D oP-e at Ox Oy Oz Z Oz Oz oz ZOz P zoz (2.10) Trong sd dd Mellor - Yamadab~c2, cac M s6 traod6i r6i va khutch tan r6i duQc tlnh to' pbudng trlOOditng cua dQngmlng r6i: A{(:r+(:)'] -:D, :-e =0 (2.11) Trong 8d dd Mellor - Yamada b4c 2V2,1cichthudc r6i duQc tinh tU'phudng trlnb chuyen dQng: D(q2p)=~ ( K oq2P ) +EIPf Az [( 8u ) 2 + ( fJv ) 2 ] + ! Dz api } -e (2.12) Dt Oz q Oz 1 Oz oz Po oz - Cac h~ s6 trao d6i r6i Az.trao d5i khutch tan Dz: Az =lqSM Dz =lqSH' (2.13) 7 CHt1<1NG3: AP DVNG PHt1<1NG PHAP PRAN Tit HOO ~N VAo CAC MO HINH TiNH TOANDONGCHAY 3.1BMtoan m()tchi~u 3.1.1 Thi€t lap bAiloan Hc$th6ng cae ph\tdng trlnh xutt pMt eua bai toan m(>t ehi~u Ozmidov e6 dl;\ng: au fv at av -+fu at = ~(A au) az Z az = ~(A av) az Z az (3.1) (3.2) cae di~u kic$nbi~n: - Tl;\im~t biin eho tr\tde tr\t{Jng\fng Stitt tie'p tuye'n gi6 tr~n ~t biin: A au(z, t) - A av(z, t) - Po z az - 'tx Po Z az - 'ty - Tl;\iday biin vdi di~u kic$ndinh: u(-H) =v(-H) =0 va di~u kic$nban ddu: (3.3) (3.4) u(z,t=O)=0 va trongd6: u va v la cae thanhphdnohmngangeua v~nt&-edongehay. Sir d~ng ph\tdngpMp phdn ttl hii'uhl;\n,gia tri gdn dung eua cae thanhpMn v4n t6e dong ehay u va Y d\t<;1extp xi quanh cae nut eua phdntii': U -(1) - U <1>(1)+ U <1>(1) - 1 1 2 2 U-(n) - U <I>(n)+ U <I>(n) - N.l N+1 2 v(z,t=O) = 0 y(l) - v <1>(1)+ v <1>(1) - 1 1 2 2 - V (n) - V n,.(n) + v <I>(n) - N""'1 N+1 2 8 V.di c1>lk)va c1>r)la cae ham d~ng dng vdi ph~n ur (k): c1>lk) = zk+l-z va c1>~k)= Z - Zk (3.5) L L Ap d\lDg phtidng phap Galerkin. m3i pUn td' dti<;Jebi~u di~n dtfdi ma tr~n: [ L/ 3 L/ ]{ ~ J i -A ~~I+A (Uhl-Uk) + Lf ( Vk + Vk+l )) /3 16 Uk - zfulk zk L 3 6 L/ LI ~ - A ~ u -A (Uk+l-U\::)+ Lf ( VI:: + VI::+l ) /6 13 Uk+l Zoz zk L 6 3 .1::+1 [ L/ 3 L/ jl ~ \ i -A ov-I +A (Vk+l-VI<) Lf ( UI:: + Uhl )! 7316 Vk - zOZlk zk L 3 6 (3.6) L/ L/ ~ - A Ov l -A (Vk+l-Vk)-Lf ( Uk+Uk+l ) /6 13 Vk-l z OZ zk L 6 3 1<+1 San khi lien ke't ta't ea cae pUn tU'd~ ~o thanh m<}tma tr~n loan eve cho ml,tng ltidi. ta dti<;Jchai M phtidng trlnh dnh cae thAnh ph~n v~ r t6e u va v rieng bi~t e6 dl,t ~ ~hti san: [A] U}={Bu} va [A] VJ={BJ (3.7) Dtfa c c ai€u ki~n bien vao M (3. ) va chung dti<;Jcgiiii bhng sai philn tie'n theo thCligian dng vdi mMbtide l~p. 3.1.2 Cae ke't qua cua bai loan mot chi€u 1. TrtiClngdng sua't tie'p tuye'n gi6 kMng d5i: ke't qua tinh toaD nMn dti<;JedtiClngxoAn 6e Ekman dng v"i cae vi de] khae nhau 2. TrtiClngh<;JptrtiClngdng sua't tie'p tuye'n gi6 thong d5i phtidng va de]!dn bie'n thien di€u bOa:cae kh6i nti"e l~i loon xoay htidng eung chu ky eua trtiClnggi6. eung chi€u kim d6ng h6 d BAc Ban C~u va ngti<;Jcl~i ~i Nam Ban C~u. [...]... a1uol 1 al a1u/ 1 a1ul -att= (H+ . Op. ac. g a ~ / a ( 00 ) -+ u-+v-+w fv= g jpdz +- A - +A Au Ot Ox. Oy Oz Po Ox. Ox. Po Ox.z Oz ZOz t Ov Ov Ov Ov 1 Op. ac. g a f ~ / a ( Ov ) -+ u-+v-+w-+fu= g pdz +- A - +AtAv Ot Ox. Oy Oz Po Oy. d~ng: ou ou OU at;, 1:~ 1:~ ( 3 8 ) -+ u-+v fv = -g-+ - +A,dU' ot ox oy ox pQ(H+t;,) Po(H+ t;,) s b ov ov ov tJ(, 'y 'y (3 9) -+ u-+v-+fu=-g-+ - +AfJ)v, ot ox oy oy Po(H+(,) Po(H+(,) 10 ou(H+l;;). xua't pMt co d!,og: Ou+uOu+vOu+wOu-fv=-got;-JL~lpldz+~ ( A au ) +A Llu at Ox Oy oz ox PoOxz f}z z& £ av av av av at; g 0 7- I 0 ( av ) -+ u-+v-+w-+fu=-g jpdz +- A - +A Llv at Ox Oy f}z oy PoOy

Ngày đăng: 10/08/2014, 04:20

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan