[發(fā)明專利]一種河湖一維與平面二維水動力模型深度耦合方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210071934.9
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114492238A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡德超;李凌云;蔣志強;龍瑞;鄧春艷;黃仁勇
• 申請（專利權(quán)）人: 長江水利委員會長江科學(xué)院;華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/23;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 胡盛登

1.一種河湖一維與平面二維水動力模型深度耦合方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

步驟1：將整個計算區(qū)域劃分為若干個一維分區(qū)和若干個二維分區(qū)；

步驟2：對于各個一維分區(qū)，采用具有實測地形的計算斷面與斷面間距的方式進行剖分，得到一維模型的計算網(wǎng)格；

步驟3：對于各個二維分區(qū)，采用三角形或四邊形非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進行剖分，并使用實測散點地形插值網(wǎng)格節(jié)點地形，得到二維模型的計算網(wǎng)格；

步驟4：在耦合界面處，基于二維單元隊列構(gòu)造降維單元，定義位于各個分區(qū)外側(cè)的影子單元，實現(xiàn)一維分區(qū)與二維分區(qū)的降維連接；

步驟5：建立隱式一維與二維模型的深度耦合模擬系統(tǒng)，將計算區(qū)域內(nèi)非恒定水流的計算分為若干計算時步，在時間軸上逐步向前推進，在每個計算時步，加載整個計算區(qū)域的外部開邊界條件，進行計算區(qū)域內(nèi)部各個一維分區(qū)與二維分區(qū)的深度耦合計算；

步驟6：將各個一維分區(qū)、二維分區(qū)的計算結(jié)果數(shù)據(jù)存于硬盤上，并顯示在電腦屏幕上對用戶進行反饋。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河湖一維與平面二維水動力模型深度耦合方法，其特征在于，所述步驟4中一維分區(qū)與二維分區(qū)的降維連接包括如下步驟：

步驟41：在耦合界面處，使用常規(guī)的開邊界的描述方式和規(guī)則對耦合界面進行標識與編號；

步驟42：區(qū)分一維分區(qū)與二維分區(qū)的正向與側(cè)向連接形式，對于側(cè)向連接，采用輔助斷面法將其轉(zhuǎn)化為正向連接；

步驟43：在二維分區(qū)側(cè)，將耦合界面處的二維單元隊列合并成為一個降維單元，使它與耦合界面另一側(cè)的一維單元形成對應(yīng)；

步驟44：在一維分區(qū)的耦合界面外側(cè)定義一維計算單元的影子單元，同時，在二維分區(qū)的耦合界面外側(cè)定義降維單元的影子單元，使用這些影子單元協(xié)同一維單元和降維單元進行耦合界面處的數(shù)據(jù)交換與計算，完成一維分區(qū)與二維分區(qū)的降維連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河湖一維與平面二維水動力模型深度耦合方法，其特征在于，所述步驟4中耦合界面處的二維單元隊列，在計算網(wǎng)格剖分時生成，即沿著耦合界面生成一排對齊的四邊形單元，形成單元隊列。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種河湖一維與平面二維水動力模型深度耦合方法，其特征在于，所述步驟42具體為，將側(cè)向連接轉(zhuǎn)換為正向連接的輔助斷面法，當(dāng)遇到側(cè)向連接情況時在一維分區(qū)、二維分區(qū)之間插入一個輔助斷面，形成一個用于過渡的一維分區(qū)，將潛在的側(cè)向連接轉(zhuǎn)換為正向連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種河湖一維與平面二維水動力模型深度耦合方法，其特征在于，所述步驟43具體為，將耦合界面處的二維單元隊列中的所有二維單元進行融合，得到一個降維單元，使之與耦合界面另一側(cè)的一維單元形成對應(yīng)，為跨越耦合界面的數(shù)據(jù)交換與計算奠定基礎(chǔ)。