Mike 21 软件学习.docx
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Mike21软件学习
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前言
本次练习通过操作mike21软件来模拟一个简单的水动力模型并进行分析,主要目的是熟悉mike21软件在计算网格的划分、计算参数的选取及敏感性分析、边界条件的处理、计算结果的处理及分析方面的操作使用。
第一章模型计算范围和网格划分
本文选取一段简单的弯道河流进行模拟分析,模型长约9500m,宽约2500m。
最大网格面积30000m2,三角形网格最小角度为30度,生成网格如图1-1。
其中节点数目为817、网格数目为1464。
图1-1弯道河流段网格划分
取等水深30m,生成图1-2地形图。
图1-2地形图
第二章计算参数
1、时间参数
计算时长24小时
时间步数:
1440
时间步长:
60s
2、求解方式
采用低阶快速计算方式,最小时间步取0.01s,最大时间步取60s临界克拉系数取0.8。
3、干湿判别
4、水密度
5、涡粘系数
6、底摩阻
7、柯西力
考虑地球偏转力,以长江某河段为参考,取北纬30度。
8、不考虑风应力、冰覆盖率、潮汐、降水量、波浪辐射应力、源汇项和结构物影响
9、初始条件
设初始水面高程为0m。
10、边界条件
左开边界Code2为上游边界,初始水位高程为4m;右开边界Code3为下游边界,初始水位高程为-4m。
第三章计算结果分析
图3-1到3-6分别是500min时模型水体平稳后水面高程、水体水平流速、水体竖直流速、流体流向和流场情况。
图3-1水面高程图
水面初始高程为0m,左边界水面初始高程为4m,右边界水面初始高程为-4m,由于存在水头差,模拟开始后水流从左边界流向右边界,水流平稳后,由左至右的水头呈阶梯状下降,如图3-1所示。
图3-2水平流速分布图
图3-3竖直流速分布图
图3-4流体速度分布图
图3-5流体流向图
图3-6流场图
图3-7河道中心点(15,330)潮位图
从河道中心潮位图可以看出,一个小时后,潮位趋于一个常值,为了更好分析潮位,只选取前80个数据进行绘图,得出图3-8.
图3-8河道中心点(15,330)潮位图
从图3-8河道中心点(15,330)潮位图可以看出,模拟开始后,水流从上游涌来,在河道中心点(15,330)产生垂荡作用,水位升高,最后水面高程趋于1.45m。
水体平稳后,水面平稳,波浪很小。
第四章计算参数敏感性分析
4.1涡粘系数
取0.8(原0.28),其他参数不变。
图4-1水面高程图
图4-2水平流速分布图
图4-3竖直流速分布图
图4-4流体速度分布图
图4-5流体流向图
图4-6流场图
图4-7河道中心点(15,330)潮位图
涡粘系数为0.8时跟涡粘系数为0.28对比得出,水面高程、水体水平流速、水体竖直流速、流体流向、流场和特征点潮位变化很小,可以忽略涡粘系数的影响。
4.2底摩阻
曼宁系数取80
(原32
),其他参数不变。
图4-8水面高程图
图4-9水平流速分布图
图4-10竖直流速分布图
图4-11流体速度分布图
图4-12流体流向图
图4-13流场图
图4-14河道中心点(15,330)潮位图
曼宁系数为80
时跟曼宁系数为32
对比得出,水面高程、水体水平流速、水体竖直流速和特征点潮位变化较大,流体流向和流场变化较小。
曼宁系数是综合反映河流壁面粗糙情况对水流影响的一个系数,曼宁系数越大,河床越粗糙,对水流影响越大,消耗水体能量越多,壅高水位,所以河道中心特征点水位升高。
4.3柯西力
不考虑柯西力存在时。
图4-15水面高程图
图4-16水平流速分布图
图4-17竖直流速分布图
图4-18流体速度分布图
图4-19流体流向图
图4-20流场图
图4-21河道中心点(15,330)潮位图
不考虑柯西力存在时,对河段流态产生一定影响,水流流速减小。