基于FVCOM的三维水动力、温盐模拟、波浪泥沙、示踪粒子、染色剂交换及水质数值模拟(含Linux环境部署、SMS网格划分、Matlab可视化及参数率定)

你是否在海洋或水环境研究中遇到以下问题:面对复杂地形和岸线难以构建合适网格?不知道如何在Linux下完整部署FVCOM及其依赖库?水动力模拟完成后不会进行水位流场的可视化与率定?温盐模拟中经常出现温度极大值或盐度极小值却不知如何调整?

本教程从理论基础出发,系统介绍FVCOM的控制方程、数值方法与求解流程,并重点聚焦实际操作能力的培养。内容涵盖运行环境部署(Linux、Intel、OpenMPI、NetCDF)、三维水动力建模前处理(岸线提取、SMS网格生成、地形插值)、参数配置与编译运行、结果可视化与率定方法,进而深入温盐模拟、波浪耦合、泥沙输运、粒子示踪、染色剂交换及三维水质模拟等高级模块。

系统掌握:如何利用FVCOM构建三维水动力模型并绘制水位等值线图与流场矢量图;如何添加气象、径流、开边界条件进行温盐模拟并解决常见极值问题;如何实现波浪(SWAN耦合)与泥沙模块的编译与参数率定;如何进行粒子示踪与染色剂交换模拟,并分析拉格朗日余流与欧拉余流;如何构建三维水质模型,修改源码以适配污染源排放问题,实现NC格式输出,并应用参数敏感性分析与相关性分析进行率定。

专题一 FVCOM基础理论

1、主流海洋数值模式及特点介绍

2、FVCOM控制方程介绍

3、FVCOM数值方法介绍

4、FVCOM程序计算流程介绍

5、FVCOM求解过程推导

专题二 FVCOM运行环境部署

1、虚拟机安装及配置

2、Linux系统安装配置

3、Linux系统下FVCOM常用命令介绍

4、INTEL编译器安装配置

5、OPENMPI安装配置

6、NETCDF库安装配置

7、Linux环境变量配置

8、实操:FVCOM运行环境搭建及水动力算例运行

专题三 FVCOM三维水动力数值模拟前处理

1、岸线数据提取及处理

2、地形数据的获取及处理

3、SMS非结构三角形网格生成

4、SMS网格划分、优化技巧

5、SMS地形数据插值

6、实操:某海域岸线提取,SMS生成优化及地形插值

7、Python前处理使用

8、Matlab前处理使用

9、Chinatide前处理使用

10、实操:某海域岸线FVCOM运行所需全部的文件制作

专题四 FVCOM三维水动力数值模拟

1、FVCOM 编译及所有模块

2、FVCOM模型可解决问题介绍

3、FVCOM运行所需全部参数

4、案例:某海域FVCOM三维水动力数值模拟参数设置

5、FVCOM运行时可视化变量检查

6、实操:使用FVCOM进行某海域三维水动力数值模拟

专题五 FVCOM三维水动力计算结果可视化及率定方法

1、FVCOM水动力计算结果文件查看及全部变量

2、Matlab绘制水位等值线图、流场矢量图

3、FVCOM水动力常用率定方法介绍

4、案例:某海域水动力计算结果的率定

5、实操:FVCOM水动力计算结果可视化

专题六 FVCOM三维温盐数值模拟前处理

1、FVCOM三维温盐数值模拟所需文件介绍

2、FVCOM三维温盐模拟所需气象数据下载及处理

3、FVCOM三维温盐初始场设置

4、FVCOM三维温盐开边界数据下载及处理

5、径流输入文件制作

6、实操:某海域FVCOM三维温盐前处理文件制作

专题七 FVCOM三维温盐数值模拟率定及可视化

1、FVCOM三维温盐模块编译

2、FVCOM三维温盐数值模拟参数配置

3、FVCOM三维温盐数值模拟结果可视化

4、FVCOM三维温盐常见率定方法介绍

5、温度极大值、盐度极小值等常见问题的处理

6、实操:某海域FVCOM三维温盐数值模拟结果可视化及初步率定

专题八 FVCOM波浪数值模拟及可视化分析

1、SWAN模型介绍

2、FVCOM波流模块介绍

3、FVCOM波流模块编译

4、FVCOM波流模块配置文件

5、FVCOM波流输入文件制作及试运行

6、参数设置及率定方法浅析

7、案例+实操:某海域波浪数值模拟

8、FVCOM波浪可视化及结果分析方法

专题九 FVCOM泥沙数值模拟及可视化分析

1、FVCOM泥沙模型介绍

2、FVCOM泥沙模块编译

3、FVCOM泥沙模块配置文件

4、FVCOM泥沙输入文件制作及试运行

5、参数设置及率定方法浅析

6、案例+实操:某海域泥沙数值模拟

7、FVCOM泥沙可视化及结果分析方法

专题十 FVCOM示踪(粒子)数值模拟及可视化分析

1、FVCOM示踪(粒子)数值模拟所需文件介绍

2、FVCOM粒子追踪模块编译

3、该问题粒子释放文件制作

4、该问题参数设置

5、案例+实操:某海域示踪(粒子)数值模拟

专题十一 FVCOM交换(染色剂)数值模及可视化分析

1、FVCOM交换(染色剂)数值模拟结果可视化

2、粒子时空分布作图及分析

3、粒子输运轨迹作图及分析

4、不同动力因素对结果影响作图及分析

5、欧拉余流作图及分析

6、拉格朗日余留及分析

7、案例+实操:某海域交换(染色剂)数值模拟

专题十二 FVCOM三维水质数值模拟

1、FVCOM三维水质控制方程各生化反应源项

2、FVCOM三维水质输入文件介绍

3、水质初始场文件制作

4、水质污染物源项输入文件制作

5、几种水质开边界文件制作

6、FVCOM三维水质参数文件制作

7、FVCOM三维水质模拟参数配置

8、实操:某海域FVCOM三维水质数值模拟输入文件制作

专题十三 FVCOM三维水质计算结果可视化及率定方法

1、FVCOM三维水质计算结果可视化

2、基于污染源排放等问题的FVCOM水质源码修改

3、NC格式输出FVCOM水质变量的源码修改

4、相关性分析在FVCOM水质模型参数率定中的应用

5、参数敏感性分析在FVCOM水质模型参数率定中的应用

6、实操:某海域FVCOM三维水质数值模拟结果可视化及初步率定


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