基于动量守恒和Riemann解的明渠交汇处水动力模拟方法技术

本发明专利技术涉及计算流体动力学技术领域，具体涉及基于动量守恒和Riemann解的明渠交汇处水动力模拟方法；本发明专利技术提供了基于动量守恒和Riemann解的明渠交汇处水动力模拟方法，采用汊点与汊道单独求解方法，并在汊点连接方程方面，以动量守恒方程作为汊点守恒方程，增加了因过流断面宽度变化而产生的侧压力项，构建基于Riemann问题解的汊点补充方程，无需经验系数，具有较高的精度和较强的适应性。具有较高的精度和较强的适应性。具有较高的精度和较强的适应性。

【技术实现步骤摘要】
基于动量守恒和Riemann解的明渠交汇处水动力模拟方法


[0001]本专利技术涉及计算流体动力学
，具体涉及基于动量守恒和Riemann解的明渠交汇处水动力模拟方法。

技术介绍

[0002]天然河流、灌溉和排水渠道以及城市污水管网都通过汊点连接，该类系统水动力模拟通常作为一维问题求解，但交汇处的水流运动状态十分复杂(包括流动分离、二次流等)，计算所需参数较多，一维水动力高精度数值模拟成为行业关注的焦点。相比于单一河段，河网水动力计算过程需补充汊点连接条件，也称为内边界条件。根据汊点内边界处理方式的不同可划分为：
①
汊点与汊道耦合求解；
②
汊点与汊道单独求解。
[0003]汊点与汊道耦合求解方法以隐式差分格式为代表，各汊道之间相互影响，必须对所有汊道同时模拟，为了提高计算效率，先后发展了整体解法、分级解法、迭代法。该类方法对于大型河网，离散方程几乎是满秩的大型矩阵，求解效率偏低。
[0004]汊点与汊道单独求解方法是建立汊点连接闭合方程组，包括守恒方程和补充方程，进而求解汊点各变量，以此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于动量守恒和Riemann解的明渠交汇处水动力模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采用守恒型圣维南方程组描述明渠水流运动，构建明渠水动力控制方程；S2，采用Godunov格式的有限体积法对控制方程离散；S3，构建汊点连接方程，其中包括质量守恒方程、动量守恒方程和补充方程；S4，对汊点连接方程求解。2.根据权利要求1所述的基于动量守恒和Riemann解的明渠交汇处水动力模拟方法，其特征在于，S3中，汊点处动量守恒方程具体表达式如下：Z1＝Z2式中：Z为水位；SF＝Q2/gA+I1；F
f
为摩擦阻力；W
x
为水体重力沿x轴分量；θ为汊道夹角；I
1,lat
为因断面宽度变化而产生的侧面静力矩；为侧边与x轴夹角，b为断面宽度，L为断面宽度调整距离；在过流断面宽度调整距离L内，过流断面宽度b由b1+b2cosθ变为b3，由此产生了边壁侧压力；L＝b2/sinθ+L
s
，L
s
为分离区长度：缓流条件下，F
d
为汇合口下游弗劳德数，R
Q
＝Q2/Q3；侧面静力矩表达式如下：式中：S和S0分别为水面比降和渠底比降；Z
i
和Z
b,i
分别为i处水位和渠底高程。3.根据权利要求2所述的基于动量守恒和Riemann解的明渠交汇处水动力模拟方法，其特征在于，根据汊点及汊道断面初值构造Riemann问题，构建基于Riemann问题解的代数式...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙万光，马军，栾宇东，苑润保，樊祥船，范宝山，姜彪，谢成海，
申请(专利权)人：中水东北勘测设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：