考虑干湿边界的水流演进分析方法、装置、设备和介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种考虑干湿边界的水流演进分析方法、装置、设备和介质，方法包括当新的时间步开始时，将每一单元节点与预设的最小水深h

【技术实现步骤摘要】
考虑干湿边界的水流演进分析方法、装置、设备和介质


[0001]本专利技术属于水流演进分析
，具体涉及一种考虑干湿边界的水流演进分析方法、装置、设备和介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着计算机技术、计算方法、网格划分技术和后处理技术等的发展，使得流体动力学也得到了空前发展。流体动力学的计算从以往的解析分析方法，发展成为一门独立的学科，即计算流体动力学，其通过使用计算机几乎能够分析解决任何复杂的流动，例如能够对水流演进过程进行分析计算，且分析计算方式便捷，结果也相对准确。
[0003]然而，在进行水流演进的数值分析时，由于计算域往往不全为有水湿润的情况，还可能存在无水干燥的情况，因此在干燥区域和湿润区域进行水流演进的准确性是一项难度很大且具有挑战性的工作。由于湿润区域和干燥区域的交界处的水深过于小，现有的水流演进方法在进行通量和源项的相关计算时，常常导致计算的流速趋近于无穷，进而导致数值解易溢出崩溃，最终使得计算失去稳定性。
[0004]基于上述可知，目前亟需一种有效的方法能够提高通量和源项相关计算的稳定性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑干湿边界的水流演进分析方法，其特征在于，包括：在基于有限差分法的水流演进分析模型中，当新的时间步开始时，将每一单元节点与预设的最小水深h
min
进行比对，以判断单元节点的干湿属性，其中，若单元节点i的水深h
i
>h
min
，则单元节点i为湿节点，否则为干节点；根据两个相邻单元节点之间的通量情况和节点的干湿属性，判断是否需要分别在两单元节点上引入虚假节点，若是，则对单元节点的变量参数进行设置后存储在虚假节点中；调用虚假节点中单元节点的变量参数，分别进行预测步中和校正步中的通量向量和源项向量的计算，其中，虚假节点的选取与预测步和校正步的差分方向相同；基于TVD
‑
MacComark算法的差分格式对下一时刻的守恒向量进行计算，以完成一次时间步的计算。2.根据权利要求1所述的考虑干湿边界的水流演进分析方法，其特征在于，根据两个相邻单元节点之间的通量情况和节点的干湿属性，判断是否需要分别在两单元节点上引入虚假节点，包括：若两个相邻单元节点之间不存在流量通量和动量通量，两个单元节点均为干节点，或者两个单元节点中仅一个为湿节点且该湿节点的水位小于另一干节点，则判定需要分别在两单元节点中引入虚假节点。3.根据权利要求1所述的考虑干湿边界的水流演进分析方法，其特征在于，根据两个相邻单元节点之间的通量情况和节点的干湿属性，判断是否需要分别在两单元节点上引入虚假节点，包括：若两个相邻单元节点之间存在流量通量和动量通量，两个单元节点均为湿单元节点，或者仅其中一个为湿单元节点且该湿单元节点的总水位大于另一干单元节点，则判定不需要分别在两单元节点中引入虚假节点。4.根据权利要求2所述的考虑干湿边界的水流演进分析方法，其特征在于，对单元节点的变量参数进行设置后存储在虚假节点中，包括：将前一单元节点i的变量参数设置为：水深h
i
＝h
min
，单宽流量q
i
＝0，并将后一单元节点i+1的变量参数设置为：底床高程zd
i+1
＝zd
i
；将设置完成的各变量参数分别存储在各自的虚假节点中。5.根据权利要求3所述的考虑干湿边界的水流演进分析方法，其特征在于，在判定不需要分别在两单元节点中引入虚假节点之后，所述方法还包括：直接分别进行预测步中和校正步中的通量向量和源项向量的计算。6.根据权利要求1或5所述的考虑干湿边界的水流演进分析方法，其特征在于，分别进行预测步中和校正步中的通量向量和源项向量的计算，包括：步骤1)：分别构建预测步和校正步的计算模型，如下：预测步计算模型：校正步计算模型：其中，U、F和S分别表示守恒向量、通量向量和源项向量，p和c分别表示预测步和校正步，i表示单元节点，n和n+1分别表示第n个时间步和第n+1个时间步；步骤2)：基于一维浅水方程分别计算预测步中和校正步中的通量向量和源项向量，如
下：下：下：下：其中，h表示水深，q表示单宽流量，B表示渠道宽度，即沿渠道方向变化的函数，g表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋先刚，王军威，吴晓锟，江炫融，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：