[發(fā)明專利]流域復雜地形的網格處理方法

有效

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• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107871041B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 張萬順;夏函;王永桂;劉宏寬;彭虹
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T11/20;G06T17/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發(fā)明提供一種流域復雜地形的網格處理方法，能夠實現(xiàn)復雜地形的網格規(guī)范化、合理化和簡單化處理，其特征在于，包括：(1)干支流入匯口處的網格處理方法：對研究范圍內的河道關系進行識別，劃分出主干支流河道、并對河道進行分段處理；按河段分別繪制流域范圍內干流與支流的二維網格，得到每個河段的二維網格數(shù)據；再根據地形走勢及其入匯處的相鄰關系，判定拼接位置并實現(xiàn)干支流入匯口網格的流暢拼接；(2)河道急劇收縮處的網格處理方法；(3)葫蘆形河道處的網格處理方法；(4)直角牛耳湖帶枝杈入匯處的網格處理方法：對研究范圍內的網格繪制局部丁字形網格以相互拼接。

技術領域

本發(fā)明屬于流體力學和環(huán)境模擬領域，具體涉及一種流域復雜地形的網格處理方法。

技術背景

網格是將整體單元離散化，進行有限元數(shù)值精細化模擬計算的前提。隨著現(xiàn)代二三維水動力水質模型的不斷發(fā)展，常常會遇到計算區(qū)域地形邊界形狀復雜、計算區(qū)域較大以及不同的區(qū)域網格分辨率要求不同等問題。為了進行復雜地形條件下的水流計算，既不丟失地形的細節(jié)特征又能減少運算的數(shù)據量，能夠隨著水流演進動態(tài)變化結構網格自適應算法,并依據網格自適應準則局部加密和疏化網格,保證模型在計算效率與求解精度間取得平衡，是當前流體力學計算中一個重要的技術難點，同時也是當前環(huán)境管理與模擬分析研究所面臨的重要問題。

流域性水環(huán)境計算的需求，從單一河道不斷向復雜河網擴展。通常地形較為均一的河段的網格處理方法是采用已有的網格繪制工具在生成適應于離散數(shù)值計算的規(guī)則網格，并采用二維平面直角坐標系，以正東方向為X軸(i方向)、以正北方向為Y軸(j方向)所繪制的網格。但對于存在主河道窄但入匯口寬、直角彎和U型彎、牛耳湖、河道急劇收縮、牛耳湖存在入匯枝杈等復雜河道地形的網格處理仍然存在諸多困難。根據地形變化的不規(guī)則特點和實際需要，對于地形變化巨大的河段，其河段網格處理至關重要，倘若網格處理不得當，主網格方向與河道地形不匹配，則無法克服復雜地形條件下水流數(shù)值模擬面臨計算不穩(wěn)定和格式和諧性差等難題。

發(fā)明內容

本發(fā)明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種流域復雜地形的網格處理方法，該方法能夠基于現(xiàn)有的二維規(guī)則網格繪制方法，對流域特殊地形精細網格進行分段繪制、刪補、拼接、調整、精修，實現(xiàn)復雜地形的網格規(guī)范化、合理化和簡單化處理，為處理多變復雜流域地形的數(shù)值模擬計算提供參考和技術支撐。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用了以下方案：

本發(fā)明提供一種流域復雜地形的網格處理方法，其特征在于，包括：

(1)干支流入匯口處的網格處理方法

對研究范圍內的河道關系進行識別，劃分出主干支流河道、并對河道進行分段處理；利用網格繪制工具，按河段分別繪制流域范圍內干流與支流的二維網格，得到每個河段的二維網格數(shù)據；再根據地形走勢及其入匯處的相鄰關系，判定拼接位置并實現(xiàn)干支流入匯口網格的流暢拼接；

(2)河道急劇收縮處的網格處理方法

根據河道地形對研究范圍內的河道關系進行識別，利用網格繪制工具實現(xiàn)網格繪制、拼接和精修處理；

(3)葫蘆形河道處的網格處理方法

根據河道地形對研究范圍內的網格進行繪制、局部疏化或加密、精修處理；

(4)直角牛耳湖帶枝杈入匯處的網格處理方法

根據河道實際地形對研究范圍內的網格繪制局部丁字形網格以相互拼接，從而實現(xiàn)網格整體上的均勻化和規(guī)范化。

本發(fā)明提供的流域復雜地形的網格處理方法，還可以具有以下特征：

(1)干支流入匯口處的網格處理方法包括如下步驟：

步驟1-1.干支流分別生成網格：