[發(fā)明專利]一種含多種結(jié)構(gòu)物渠道的水動(dòng)力條件并行化數(shù)值模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210333345.X
• 申請(qǐng)日: 2012-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN102890732A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳永燦;朱德軍;俞茜;劉昭偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

1.一種含多種結(jié)構(gòu)物渠道的水動(dòng)力條件并行化數(shù)值模擬方法，它包括以下步驟：

1）給定渠道中每一結(jié)構(gòu)物處流量-水位關(guān)系式Q_i＝g′_i(Z_Gi，Z_Hi)，下標(biāo)i表征結(jié)構(gòu)物序號(hào)，i≥1，采用Saint-Venant雙曲方程組為整條渠道建立數(shù)學(xué)模型方程組；

2）采用Preissmann隱式差分格式離散步驟1）獲得的渠道數(shù)學(xué)模型方程組，并通過Newton-Raphson迭代法獲得對(duì)應(yīng)的線性離散方程組：

a2j-1,1ΔQj+a2j-1,2ΔAj+a2j-1,3ΔQj+1+a2j-1,4ΔAj+1+R(FjC)=0,]]>

a2j,1ΔQj+a2j,2ΔAj+a2j,3ΔQj+1+a2j,4ΔAj+1+R(FjM)=0,]]>

上式中，a2j-1,1=∂FjC/∂Qj,]]>a2j-1,2=∂FjC/∂Aj,]]>a2j-1,3=∂FjC/∂Qj+1,]]>a2j-1,4=∂FjC/∂Aj+1,]]>a2j,1=∂FjM/∂Qj,]]>a2j,2=∂FjM/∂Aj,]]>a2j,3=∂FjM/∂Qj+1,]]>a2j,4=∂FjM/∂Aj+1,]]>和分別表示連續(xù)和動(dòng)量方程，表示余量，表示余量，下標(biāo)j是斷面編號(hào)，Δ表示兩個(gè)連續(xù)Newton-Raphson迭代步間的增量；

3）為渠道中每一結(jié)構(gòu)物設(shè)置上游邊界節(jié)點(diǎn)G_i和下游邊界節(jié)點(diǎn)H_i；

4）給每一結(jié)構(gòu)物上游邊界節(jié)點(diǎn)的流量Q_Gi賦予初始值

5）將當(dāng)前每一級(jí)結(jié)構(gòu)物上游邊界節(jié)點(diǎn)的流量Q_Gi作為其上游渠段的下邊界條件，將結(jié)構(gòu)物兩側(cè)流量相等Q_Gi＝Q_Hi作為其下游渠段的上邊界條件，代入步驟3）獲得的線性離散方程組的系數(shù)矩陣，對(duì)渠道中所有結(jié)構(gòu)物的上下游邊界水位進(jìn)行同步求解，求解出每一級(jí)結(jié)構(gòu)物的與上游邊界節(jié)點(diǎn)流量Q_Gi對(duì)應(yīng)的上下游邊界節(jié)點(diǎn)水位Z_Gi和Z_Hi；

6）將每一結(jié)構(gòu)物當(dāng)前上游邊界節(jié)點(diǎn)流量Q_Gi，以及與其對(duì)應(yīng)的上下游邊界節(jié)點(diǎn)水位Z_Gi和Z_Hi，代入已知的結(jié)構(gòu)物流量關(guān)系式Q_i＝g′_i(Z_Gi，Z_Hi)，計(jì)算每一結(jié)構(gòu)物的流量偏差ΔQ_i：

ΔQ_i=g′_i(Z_Gi，Z_Hi)-Q_Gi；

7）檢查每一結(jié)構(gòu)物的流量偏差是否滿足ΔQ_i＝0：

如果所有結(jié)構(gòu)物的流量偏差均滿足ΔQ_i＝0，進(jìn)入步驟11）；

如果有結(jié)構(gòu)物的流量偏差未滿足ΔQ_i＝0，進(jìn)入步驟8）；

8）計(jì)算每一結(jié)構(gòu)物的流量相對(duì)誤差|ΔQ_i/Q_Gi|；

9）將每一結(jié)構(gòu)物的流量相對(duì)誤差|ΔQ_i/Q_Gi|分別與給定的誤差閾值進(jìn)行比較：

如果所有結(jié)構(gòu)物的流量相對(duì)誤差|ΔQ_i/Q_Gi|均小于等于給定的誤差閾值，進(jìn)入步驟11）；

如果有結(jié)構(gòu)物的流量相對(duì)誤差|ΔQ_i/Q_Gi|大于給定的誤差閾值，進(jìn)入步驟10）；

10）校正每一結(jié)構(gòu)物的上游邊界節(jié)點(diǎn)流量Q_Gi，返回步驟5）；

11）渠道中所有結(jié)構(gòu)物的上游流量達(dá)到調(diào)控要求，結(jié)束。