[發(fā)明專(zhuān)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(kāi)（公告）號(hào): CN102890732A
• 公開(kāi)（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(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水動(dòng)力數(shù)值計(jì)算方法，特別是關(guān)于一種求解調(diào)水或灌溉渠道水動(dòng)力條件的含多種結(jié)構(gòu)物渠道的水動(dòng)力條件并行化數(shù)值模擬方法。

背景技術(shù)

在河流水利工程中，借助調(diào)水渠道或者灌溉渠道能夠人為地將水從水資源豐富的區(qū)域調(diào)往水資源貧乏的區(qū)域，從而有效緩解局部地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺的情況，新中國(guó)成立以來(lái)的超大型工程——南水北調(diào)就是一個(gè)典型的應(yīng)用案例。由于調(diào)水渠道和灌溉渠道空間跨度很大，因此在調(diào)水過(guò)程中常常需要在渠道中設(shè)置閘門(mén)或電站等多種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)物。求解含有多種類(lèi)型結(jié)構(gòu)物的渠道的水動(dòng)力條件則是調(diào)水渠道和灌溉渠道實(shí)現(xiàn)宏觀調(diào)度和流量控制的一個(gè)必要條件。當(dāng)前，對(duì)于平原渠道水動(dòng)力條件的分析計(jì)算大多采用Saint-Venant雙曲方程組建模，通過(guò)Preissmann隱式差分法離散成帶狀矩陣，并利用Newton-Raphson迭代法進(jìn)行求解。但是這種方法只適于求解單一渠道的流量，對(duì)于渠道中存在如閘門(mén)或電站等結(jié)構(gòu)物的情況，則需要將渠道在結(jié)構(gòu)物處分隔成兩個(gè)渠段，按順序逐級(jí)求解，即在求解完第一級(jí)渠段得到其下邊界條件后，將其作為第二級(jí)渠段的上邊界條件再進(jìn)行第二級(jí)渠段的計(jì)算。又或者采用另一種方法，將渠道的結(jié)構(gòu)物處理成局部損失，然后整體渠道一起求解。這兩種方法的求解過(guò)程耗時(shí)都比較長(zhǎng)，效率較低，且當(dāng)渠道中的結(jié)構(gòu)物發(fā)生改變時(shí)，需要一定范圍地修改相應(yīng)的計(jì)算程序代碼，程序的通用性和可移植性差。雖然目前已有一種并行化求解方法可以解決上述問(wèn)題，參見(jiàn)《一種含梯級(jí)水電站河流水動(dòng)力條件并行化數(shù)值模擬方法》（申請(qǐng)?zhí)?01210172062.1），但是這種方法只適用于求解含有流量只跟上游水位有關(guān)的結(jié)構(gòu)物的多級(jí)河道的水動(dòng)力條件。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種含多種結(jié)構(gòu)物渠道的水動(dòng)力條件并行化數(shù)值模擬方法，基于此方法，無(wú)需大范圍修改原單一渠道水動(dòng)力條件求解程序，就能夠快速求解含多種結(jié)構(gòu)物的調(diào)水渠道或者灌溉渠道的水動(dòng)力條件。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：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(guò)Newton-Raphson迭代法獲得對(duì)應(yīng)的線性離散方程組：

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