河流流場數(shù)值計算及其仿真研究.pdf

1、流場是水文環(huán)境中一種典型的表現(xiàn)形式，在實際物理現(xiàn)象和工程利用中存在較大的影響。流場的數(shù)值計算，主要涉及了流體力學、水文動力學、數(shù)值分析、地理信息系統(tǒng)、計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)等多學科的理論知識和交叉應用。
　　同時，伴隨著我國航運事業(yè)的蓬勃發(fā)展，航海、航行方面研究不斷跟上腳步。在航海模擬器的設計和集成過程中，真實航行環(huán)境要素的仿真技術應用而生。其中，航行不僅僅定義為沿海、近海

2、、遠洋航行，也包括內河航行。由于內河航行模擬器的環(huán)境仿真研究在國內外尚處于初步階段，尤其是河流環(huán)境要素中流場的仿真研究較之甚少。本文首先通過不同數(shù)值模型的比較分析，采用FVCOM模型對河流流場進行數(shù)值計算和仿真研究，然后將所得到的流場計算結果應用在內河航行模擬器中，主要完成了以下工作:
　　完成基本數(shù)據(jù)采集。根據(jù)河流所在區(qū)域的電子海圖，學習了電子海圖數(shù)據(jù)結構等知識，完成了在電子海圖中提取相關地理數(shù)據(jù)（岸線數(shù)據(jù)、水深數(shù)據(jù)）。

3、　　研究了現(xiàn)有數(shù)值計算中流場的數(shù)據(jù)類型，流場數(shù)據(jù)結構的分析，以及流場數(shù)值模擬的方法，根據(jù)河流的岸線情況、地形特征，根據(jù)不同數(shù)值模型的優(yōu)缺點比較，采用FVCOM數(shù)值模型進行河流的流場計算。同時，為了滿足計算準確性的要求，用二維（垂向）平均的方程組來計算二維單層的流場分布情況。
　　采用非結構化網(wǎng)格生成技術，實現(xiàn)了適用于FVCOM模型計算的三角形網(wǎng)格，采用Delaunay方法進行網(wǎng)格劃分，并根據(jù)三角形精度要求，剔除或優(yōu)化了不符合要求的