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定 價：75 元
- 作者：臧志鵬 張金鳳 陳同慶 編著
- 出版時間：2026/1/1
- ISBN：9787547874653
- 出 版 社：上�？茖W技術出版社
- 中圖法分類：
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書為高等學校水利學科港口航道與海岸工程本科生的專業(yè)課教材,亦可作為其他相近專業(yè)的教
材或參考書,并可供有關專業(yè)工程技術人員參考。
本書注重培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。全書分為7章,主要內容包括:海岸動力模擬軟件概述、
近岸水動力模型概述、泥沙運動學理論、近岸水動力模型建模、MIKE21HDFM 水動力模型運算實例、
計算流體動力學軟件FLOW 3D概況、FLOW 3D軟件建模及應用實例。
本書編寫過程中,始終注重理論與實踐的結合,既闡述懸移質輸沙率公式、自由表面追蹤等核心技術原理,又詳解AquaveoSMS網格建模、MIKEToolbox潮汐預報等實操步驟；既關注模型參數(shù)的物理意義,又強調模擬結果與實測數(shù)據的對比驗證。此外,書中融入大量工程案例,旨在幫助讀者快速掌握軟件應用技巧,提升解決實際工程問題的能力。
本書可以作為港口航道與海岸工程、海洋工程等專業(yè)本科生的專業(yè)課教材,也可供水利、海洋、環(huán)境等領域的工程技術人員與科研人員參考。希望通過本書的系統(tǒng)講解,能為讀者打開海岸動力模擬的大門,助力其在海岸工程設計、海岸帶生態(tài)保護及災害防治等工作中,更好地運用數(shù)值模擬技術,為海岸帶可持續(xù)發(fā)展提供科學支撐。
隨著全球氣候變化加劇與沿海地區(qū)開發(fā)強度提升，海岸帶作為海陸交互的關鍵紐帶，其水動力過程愈發(fā)復雜，涉及潮汐、波浪、泥沙輸運及人類工程活動的多因素耦合作用。傳統(tǒng)經驗分析與物理模型試驗已難以滿足海岸工程精細化設計、災害風險評估及生態(tài)保護的需求，數(shù)值模擬技術已成為海岸動力研究與實踐的核心工具。
《海岸動力模擬軟件及應用》作為高等學校水利學科港口航道與海岸工程專業(yè)的核心教材，立足理論-軟件-實踐三位一體的編寫思路，旨在搭建從基礎理論到工程應用的橋梁。全書共7章，系統(tǒng)梳理了海岸動力模擬的關鍵技術：首章綜述EFDC、Delft3D、MIKE ZERO等11類主流模擬軟件的技術原理與適用場景，為讀者提供軟件選型的橫向對比框架；第2章與第3章聚焦近岸水動力模型基礎與泥沙運動學理論，深入解析潮流水動力、波浪、泥沙輸運及海岸演化模型的控制方程與核心參數(shù)，夯實理論根基；第4章至第7章則以MIKE 21與FLOW-3D為核心，通過建模步驟-參數(shù)設置-實例運算的遞進式講解，完整呈現(xiàn)近岸水動力建模流程，涵蓋網格生成、邊界條件設定、模型率定及結果分析，尤其針對典型工程區(qū)域水動力-波浪-泥沙耦合模擬、斜坡礁體波浪傳播等工程實例，提供可直接參考的操作范式。
本書編寫過程中，始終注重理論與實踐的結合，既闡述懸移質輸沙率公式、自由表面追蹤等核心技術原理，又詳解Aquaveo SMS網格建模、MIKE Toolbox潮汐預報等實操步驟；既關注模型參數(shù)的物理意義，又強調模擬結果與實測數(shù)據的對比驗證。此外，書中融入大量工程案例，旨在幫助讀者快速掌握軟件應用技巧，提升解決實際工程問題的能力。
本書可以作為港口航道與海岸工程、海洋工程等專業(yè)本科生的專業(yè)課教材，也可供水利、海洋、環(huán)境等領域的工程技術人員與科研人員參考。希望通過本書的系統(tǒng)講解，能為讀者打開海岸動力模擬的大門，助力其在海岸工程設計、海岸帶生態(tài)保護及災害防治等工作中，更好地運用數(shù)值模擬技術，為海岸帶可持續(xù)發(fā)展提供科學支撐。
限于編者水平，書中難免存在疏漏之處，懇請廣大讀者與同行批評指正。
作者
2025年8月
第1章海岸動力模擬軟件概述 1
1.1區(qū)域海洋水動力模擬軟件/2
1.1.1 EFDC軟件/2
1.1.2 Delft3D軟件/3
1.1.3 FVCOM軟件/5
1.1.4 ECOM軟件/6
1.1.5 MOHID軟件/7
1.1.6 MIKE ZERO軟件/9
1.2計算流體動力學軟件/10
1.2.1 ANSYS Fluent/10
1.2.2 ANSYS CFX/12
1.2.3OpenFOAM/14
1.2.4 STAR-CCM+/15
1.2.5 FLOW-3D/17
第2章 近岸水動力模型概述 19
2.1潮流水動力模型/20
2.2波浪模型/22
2.2.1 SW波浪模型/22
2.2.2 BW波浪模型/23
2.3 泥沙輸運模型/25
2.3.1潮流作用下泥沙運動/25
2.3.2波流共同作用下泥沙運動/27
2.4 海岸演化模型/29
2.4.1海灘剖面演化模型/29
2.4.2沿岸輸沙及岸線演化模擬/31
第3章 泥沙運動學理論 33
3.1泥沙的特性/34
3.1.1泥沙的幾何特性/34
3.1.2泥沙的重力特性/36
3.1.3泥沙的沉速/36
3.2推移質運動/39
3.2.1泥沙運動的基本形式/39
3.2.2泥沙的起動/40
3.2.3沙波運動/43
3.2.4 沖積河流的阻力/47
3.3推移質輸沙率/51
3.3.1杜博埃(Duboys)公式/51
3.3.2梅葉一彼德公式/51
3.3.3 Einstein和錢寧公式/52
3.3.4 以流速為參數(shù)的輸沙率公式/53
3.3.5以Shields起動參數(shù)表達的推移質輸沙率公式/55
3.4 懸移質運動/55
3.4.1物質在流體中的擴散現(xiàn)象/55
3.4.2物質擴散的基本控制方程/56
3.4.3含沙量的垂向分布/57
3.5懸移質輸沙率和水流挾沙能力/59
3.5.1懸移質輸沙率/59
3.5.2水流挾沙能力/61
第4章 近岸水動力模型建模 65
4.1利用Aquaveo SMS Premium建模/66
4.2 MIKE 21 HD FM水動力模塊參數(shù)設置/76
4.2.1模塊選擇/76
4.2.2模型范圍/77
4.2.3時間設置/80
4.2.4求解格式/80
4.2.5深度修正/82
4.2.6干濕邊界/83
4.2.7密度/84
4.2.8渦黏系數(shù)/84
4.2.9床面阻力85
4.2.10科氏力
4.2.11風場/87
4.2.12引潮勢/88
4.2.13波浪輻射應力/89
4.2.14初始條件/89
4.2.15邊界條件/89
4.2.16解耦/90
4.2.17其他參數(shù)/90
4.3利用MIKE ZERO基面轉換器完成不同坐標系統(tǒng)的轉換/94
4.4 MIKE 21 toolbox工具箱的使用/95
4.4.1潮汐預報工具/95
4.4.2泥沙輸運表/102
第5章 MIKE 21 HD FM水動力模型運算實例 107
5.1模型搭建/108
5.2模擬與實測結果比較/115
5.3后龍灣區(qū)域HD模型搭建/119
5.4后龍灣區(qū)域SW模型搭建/123
5.5后龍灣區(qū)域ST模型搭建/132
第6章 計算流體動力學軟件FLOW-3D概況 139
6.1 FLOW-3D簡介/140
6.1.1波浪運動控制方程/140
6.1.2紊流模型/142
6.1.3自由表面追蹤的VOF法/143
6.2數(shù)值波浪水槽的建立/146
6.2.1邊界條件與消波結構設置/146
6.2.2數(shù)值波浪水槽網格劃分/148
第7章 FLOW-3D軟件建模及應用實例 151
7.1斜坡礁體波浪傳播數(shù)值模擬/152
7.1.1 CAD中建立幾何模型/152
7.1.2建立FLOW-3D計算文件/154
7.1.3設置輸出項/160
7.1.4數(shù)值選項/160
7.1.5開始計算/161
7.1.6數(shù)據提取/161
7.1.7導出圖片和動畫/161
7.2浮式防波堤與波浪相互作用數(shù)值模擬/164
7.2.1 CAD中建立實驗三維模型/164
7.2.2建立FLOW-3D計算文件/165
7.2.3設置輸出項/174
7.2.4數(shù)值選項/175
7.2.5開始計算/175
7.2.6數(shù)據提取/175
7.2.7導出圖片和動畫/177
參考文獻/179
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