[发明专利]一种迎风守恒型河道漫溢出流数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种迎风守恒型河道漫溢出流数值模拟方法。为充分发挥一维模型计算效率快和二维模型计算精度高的优势，河道内的水流采用一维模型进行模拟，河道漫溢出流后采用二维数学模型进行模拟。一维模型和二维模型均采用中心格式的有限体积法来离散守恒型的浅水方程组，采用迎风守恒型的Godunov数值计算格式来计算界面通量，该类模型具有很好的数值守恒特性和广泛的适应性，既能用于大江大河地区，也能用于中小河流地区。采用具有严格物理数学意义的特征不变量理论计算河道内外的水流交互过程，该种处理方法可克服传统方法采用堰流公式进行水流交互计算的缺陷，提高一、二维模型间水流交互计算的精度，保证数学模型整体的质量守恒特性。

主权项

1.一种迎风守恒型河道漫溢出流数值模拟方法，其特征在于：河道水流采用一维数学模型模拟，河水漫溢出槽后采用二维数学模型模拟，一维数学模型和二维数学模型均采用基于有限体积法的迎风守恒型数值格式离散，水力变量储存在单元中心，河道内外的水流交互通过特征不变量理论进行求解；其具体的方法步骤如下：/n1)基础数据获取：获取河道断面数据和河道平面几何形状数据；获取河道外淹没区地形数据；/n2)计算区域离散：采用一维有限体积单元离散河道；采用非结构三角形单元离散河道外淹没区域；在漫溢段，需建立一维河道单元和与其相连接的三角形单元的拓扑对应关系；在河道漫溢段，一维河道单元称为一维连接单元，单个一维连接单元对应1个以上的二维网格单元，二维网格单元与一维连接单元相连接的边称为连接边，每个通过连接边与河道单元直接相连的二维网格单元称为二维连接单元，一维河道单元连接边的长度等于与其对应的二维连接单元连接边的长度之和；/n3)模型初始化：给一维河道单元设置糙率和水力条件初始值；插值网格节点和网格型心点的高程值，给二维网格单元设置糙率和水力条件初始值；/n4)获取时间步长dt：分别计算一维模型的时间步长dt