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水动力模块中文手册—FlowModel(fm)2012-6-7北京MIKE模型—水利数值模拟计算技术应用教程2目录第一章模型介绍.................................................................................................11.1简介........................................................................................................11.2MIKE21软件特点.................................................................................11.3水动力模块原理....................................................................................21.3.1控制方程.....................................................................................21.3.2数值解法.....................................................................................3第二章模型构建.................................................................................................62.1基础数据................................................................................................62.2建模步骤................................................................................................7第三章MESH文件生成.....................................................................................83.1MESH文件生成步骤.............................................................................83.2常用数据格式.......................................................................................173.3局部加密...............................................................................................183.4北京54坐标投影选择.........................................................................22第四章模型文件...............................................................................................234.1基本参数设置......................................................................................234.1.1模型范围(Domain)...............................................................234.1.2时间设置(Time)......................................................................264.1.3模块选择(Moduleselection)................................................274.2水动力模块(HydrodynamicModule)............................................284.2.1求解格式(Solutiontechnique).............................................284.2.2干湿边界(Floodanddry)........................................................294.2.3密度(Density).......................................................................314.2.4涡粘系数(EddyViscosity)...................................................314.2.5底摩擦力(BedResistance)....................................................354.2.6科氏力(CoriolisForce)............................................................36MIKE模型—水利数值模拟计算技术应用教程34.2.7风场(WindForcing)..................................................................36注意:....................................................................................................374.2.8冰盖(Icecoverage)...................................................................394.2.9引潮势(TidalPotential).........................................................404.2.10降水-蒸发(Precipitation-Evaporation)..............................414.2.11波浪辐射应力(WaveRadiation)............................................424.2.12源(Sources).............................................................................434.2.13水工结构物(Structures)....................................................454.2.14初始条件(InitialConditions)..................................................604.2.15边界条件(BoundaryConditions)...........................................614.2.16温度/盐度模块(Temperature/SalinityModule)......................674.2.17湍流模块(TurbulenceModule)..............................................674.2.18解耦(Decoupling)...................................................................674.2.19输出(Outputs).........................................................................68MIKE模型—水利数值模拟计算技术应用教程1第一章模型介绍1.1简介MIKE21是一个专业的工程软件包,用于模拟河流、湖泊、河口、海湾、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及环境。MIKE21为工程应用、海岸管理及规划提供了完备、有效的设计环境。高级图形用户界面与高效的计算引擎的结合使得MIKE21在世界范围内成为了一个水流模拟专业技术人员不可缺少的工具。丹麦水力研究所开发的平面二维数学模型MIKE21,曾经在丹麦、埃及、澳洲、泰国及中国香港、台湾等国家和地区得到成功应用,在平面二维自由表面流数值模拟方面具有强大的功能。目前该软件在中国的应用发展很快,并在一些大型工程中广泛应用,如:长江口综合治理工程、杭州湾数值模拟、南水北调工程、重庆市城市排污评价、太湖富营养模型、香港新机场工程建设等。1.2MIKE21软件特点(1)用户界面友好,属于集成的Windows图形界面;(2)具有强大的前、后处理功能。在前处理方面,能根据地形资料进行计算网格的划分;在后处理方面具有强大的分析功能,如流场动态演示及动画制作、计算断面流量、实测与计算过程的验证、不同方案的比较等;(3)多种计算网格、模块及许可选择确保用户根据自身需求来选择模型;(4)可以进行热启动,当用户因各种原因需暂时中断MIKE21模型时,只要在上次计算时设置了热启动文件,再次开始计算时将热启动文件调入便可继续计算,极大地方便了计算时间有限制的用户;(5)能进行干、湿节点和干、湿单元的设置,能较方便地进行滩地水流的模拟;(6)具有功能强大的卡片设置功能,可以进行多种控制性结构的设置,如桥墩、堰、闸、涵洞等;(7)可广泛地应用于二维水力学现象的研究,潮汐、水流,风暴潮,传热、盐流,水质,波浪紊动,湖震,防浪堤布置,船运,泥沙侵蚀、输移和沉积等,MIKE模型—水利数值模拟计算技术应用教程2被推荐为河流、湖泊、河口和海岸水流的二维仿真模拟工具。1.3水动力模块原理1.3.1控制方程模型是基于三向不可压缩和Reynolds值均布的Navier-Stokes方程,并服从于Boussinesq假定和静水压力的假定。二维非恒定浅水方程组为:hSyvhxuhth=¶¶+¶¶+¶¶(1-1)()()202000012axysxbxxxxxxysphuhuhuvhfvhghtxyxxssghxxyhThThuSxyhrttrrrrr¶¶¶¶¶++=---¶¶¶¶¶¶æö¶¶+--++ç÷¶¶¶èø¶¶++¶¶(1-2)(1-3)式中:t为时间;,xy为笛卡尔坐标系坐标;h为水位;d为静止水深;hdh=+为总水深;,uv分别为,xy方向上的速度分量;f是哥氏力系数,2sinfwj=,w为地球自转角速度,j为当地纬度;g为重力加速度;r为水的密度;xxs、xys、yys分别为辐射应力分量;S为源项;(,)ssuv为源项水流流速。字母上带横杠的是平均值。例如,u、v为沿水深平均的流速,由以下公式定义:ddhuuzh-=ò,ddhvvzh-=ò(1-4)()()ShvhTyhTxysxsyghyphyghhufyvhxuvhtvhsyyxyyyyxbysya+¶¶+¶¶+÷÷øöççè涶+¶¶--+¶¶-¶¶-¶¶--=¶¶+¶¶+¶¶000020212rrtrtrrrhMIKE模
本文标题:MIKE21教程
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