SWAN的功能与应用

SWAN的功能与应用闫志铎2021/7/11简介（1）SWAN是Simulating WAves Nearshore的缩写，属于第三代浅海海浪数值模拟软件，由荷兰Delft大学土木工程系开发并维护。（2）SWAN模式基于Euler近似的作用量谱平衡方程，采用线性随机表面重力波理论（包含流的作用）。（3）主要功能是通过地形，风场和流场等文件的输入来获取沿海，胡泊或河口的波浪参数。2021/7/12SWAN模式可以模拟的过程波浪的传播过程：（1）由流和非平稳的水深变化引起的折射（2）由水底和流的变化引起的浅化（3）逆流传播时的阻碍和反射（4）波浪在几何空间的传播（5）次网格障碍物对波浪的阻碍和波浪通过次网格障碍物的传播（6）波生增水2021/7/13波浪的产生和耗散：（1）风输入（2）白冠破碎（3）水深变浅引起的破碎（4）水底摩擦（5）三波相互作用（6）四波相互作用SWAN模式可以模拟的过程2021/7/14SWAN控制方程时间上的局地变化空间中的传播能量源项流和变化的水深引起的频移流和变化的水深引起的折射和变浅作用2021/7/15波浪源项-物理过程风能输入项三波相互作用四波相互作用白冠破碎底摩擦引起的耗散水深变浅引起的波浪破碎2021/7/16SWAN的运行（1）INPUT文件（3）swan.exe 应用程序地形文件风场文件（非静态时需要）流场文件（非静态时需要）水位文件（非静态时需要）摩擦系数文件（非静态时需要）（2）数据输入文件2021/7/17INPUT文件的编写name：此次计算过程的名字，最长 16个字符。nr：同一name下计算的编号，最长4个字符。title：为了方便，在输出时出现的字符串，可省略。最长72个字符例：PROJECT HUANGHAI 00012021/7/18INPUT文件的编写Level:叠加到水深上的水位，缺省为0。Nor:北向的角度，缺省为90Depmin:最小水深，缺省0.05mMaxmes:计算过程中最多报错信息个数，缺省200Maxerr:计算开始前诊断最多出错个数，缺省1Grav:重力加速度 9.81Rho:海水密度 1025kg/m3Inrhog:输出波能的单位是m2（设置0，缺省），或者J/m2（设置1）Hsrerr:设置边界条件后，计算得到的模拟值与强加值相差hsrerr，报警，缺省0.12021/7/19INPUT文件的编写_ 缺省符号Nautical:航海坐标Cartesian:数学坐标Pwtail:最大高频频率Froudmax:最大弗劳德数 ,U为流速，d为水深。缺省0.8Printf:PRINT文件用，缺省4，6为屏幕输出Prtest:test out文件用，缺省4，6为屏幕输出，用于诊断错误例：SET LEVEL 4.012021/7/110INPUT文件的编写CCM:central conformal Mercator 中心墨卡托投影QC:笛卡尔投影法REPeating：波浪能在一个区域从一边出去，又从另一边进来，好像在我自我重复。例：MODE NONSTATIONARY TWODimensional COORDINATES SPHErical2021/7/111INPUT文件的编写Xpc:x轴初始格点，航海坐标为初始经度，笛卡尔缺省为0.0ypc:y轴初始格点，航海坐标为初始纬度，笛卡尔缺省为0.0Alpc：x正轴方向，笛卡尔缺省为0Xlenc:x方向计算长度Ylenc:Y方向计算长度Mxc:x方向计算网格数Myc:y方向计算网格数2021/7/112INPUT文件的编写CIRCLE:整个波谱方向，0-360SECtor:有限波谱方向Mdc:将0-360分为mdc等份Flow:最小截断频率Fhigh:最大截断频率Msc:与频率相关的系数例：CGRID 119.0 32.0 0.0 7.0 8.0 84 96 CIRCLE 24 0.05 4 312021/7/113INPUT文件的编写fac:单位换算系数。fname1 输入文件名。Idla:地形排列方式，缺省1。nhedf：文件开始的标题行数。nhedt:每个时间步长开始的标题行数，缺省0。nhedc:每个分量开始的标题行数，缺省0。Free：自由格式。Format：固定格式。Unformatted:二进制格式。2021/7/114INPUT文件的编写例：INPGRID BOTTOM 119.0 32.0 0.0 84 96 0.083333 0.083333 READINP BOTTOM 1.huanghai.bot 3 0 FREE INPGRID WIND 117.416667 31.75 0.0 110 110 0.083333 0.083333&NONSTATIONARY 19850101.000000 1 HR 19850102.120000 READINP WIND 1.wind.dat 3 0 1 0 FREE2021/7/115INPUT文件的编写例：BOUN SHAPE JONSWAP MEAN BOUN SIDE S CONSTANT PAR 4.51 8.29 270 22021/7/116INPUT文件的编写INITial：指定初始值。GEN3：第三代模式。WCAPping：白冠破碎。TRIAD：三浪相互作用。FRICTION：底部摩擦。例：INITIAL PAR 4.51 8.29 270 2 GEN3 TRIAD FRICTION2021/7/117INPUT文件的编写FRAME：定义输出网格点。当输出全部计算网格点时，也可用GROUP。OUTPut：定义输出文件格式。BLOCK：输出波浪参数到文件。例：FRAME hs1 119.0 32.0 0.0 7.0 8.0 84 96 OUTPUT OPTION BLOCK 8 85 BLOCK hs1 HEADER HS.OUT LAY-OUT 1 HSIGN OUTPUT 19850101.000000 1 HR2021/7/118INPUT文件的编写COMPUTE：开始计算STOP：编写结束。此命令后的任何信息被忽略。例：COMPUTE 19850101.000000 20 MIN 19850102.120000 STOP2021/7/1192021/7/120 结束束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！