MIKE 21 FM 水动力模型.pdf

MIKE 21 FM水动力模型是基于MIKE 21平台，用于模拟和分析海洋和淡水水体动力学的软件工具。MIKE 21 FM特别之处在于其采用的Flexible Mesh (FM) 技术，这种技术允许用户创建不规则的网格模型，能够更准确地捕捉到模型区域中的物理过程。以下内容详细解释了MIKE 21 FM模型的相关知识点： 1. 模型概述与工程背景 MIKE 21 FM水动力模型可以应用于不同水体环境下的流体动力学模拟，例如潮汐、波浪、海流和洪水等现象。工程背景部分介绍了如何在实际的工程项目中应用该模型，例如 Øresund 海峡连接丹麦和瑞典的工程项目。该项目需要评估新建设的隧道和桥梁对周围海域的影响，以确保符合严格的环境保护要求。模型可以模拟水文测站收集到的水文、盐度、温度和流场数据，并通过对比实际监测数据进行模型率定和验证。 2. 练习实例的目的 练习实例的目的是通过实操指导用户如何使用MIKE 21 FM来为特定区域，例如 Øresund 海峡，建立水流模型。用户将利用MIKE 21的FlexibleMesh模块创建网格、设定初始和边界条件、导入实际测量数据、校准和验证模型。这些操作都是为了获得满意的模拟结果，并理解模型搭建的过程。 3. 创建计算网格 网格是水动力模型的关键组成部分，它将连续的物理空间离散化，以便于计算。创建网格前，用户需要关注的关键问题包括确保模拟区域的水深和地形被准确描述、确保模型精度和接受的模拟用时之间的平衡、以及在满足精度要求的情况下尽量减小计算时间。在创建网格时，需要利用原始的xyz数据生成mdf文件，然后进行三角边界的调整和模拟区域的三角划分。 4. 模型输入条件 为了进行模拟，需要设定模型的输入条件。包括水位边界条件和风力作用等，这些是影响模型模拟精度的关键因素。水位边界条件通常从实际测量数据中导入，而风力作用需要根据当地气象数据设置。通过这些输入条件可以模拟实际海洋动力过程。 5. 模型率定与验证 模型建立后，需要进行率定和验证。在率定过程中，用户需要利用实测数据来调整模型参数，使模型输出的水位和流速数据与实际监测数据相匹配。一旦完成模型率定，就可以进行模拟与实测结果的比较。如果模拟结果与实测结果之间有很好的一致性，则表明模型已经可以准确地反映实际情况。 6. MIKE 21 FM模型的具体应用 MIKE 21 FM模型不仅可以应用于海洋工程，如 Øresund 海峡项目，还可以广泛应用于淡水水体、河流流域、城市洪水管理、沿海防护工程以及环境影响评估等领域。在这些应用中，模型可以用来预测极端天气事件下的洪水风险、优化排水系统、评估不同工程设计方案对环境的影响等。 7. 克朗值的概念 在水动力模型中，克朗值（Courant Number）是控制模型稳定性的关键因素之一。它是时间步长和空间步长的函数，用来衡量在给定时间步长内，水流中的扰动能否传播到相邻的网格节点。克朗值过大可能导致数值不稳定，而过小则会导致计算效率降低。最大克朗值通常建议小于0.5，以保证模型的稳定性和计算的准确性。 通过以上知识点的介绍，可以看出MIKE 21 FM水动力模型是一个功能强大的模拟工具，它结合了先进的网格技术和水动力学模型，能够为复杂的海洋和河流环境问题提供精确的模拟和预测结果。在实际应用中，它能够辅助工程师和研究人员进行有效的工程规划和决策制定。