C-D无结构网格上的三维自由水面非静水压力流动模型Ⅰ:算法  

Three-dimensional non-hydrostatic pressure model for free surface flows on C-D unstructured grid Ⅰ. Scheme

作　　者：胡德超[1] 张红武[1] 钟德钰[1] 

机构地区：[1]清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084

出　　处：《水利学报》2009年第8期948-955,共8页Journal of Hydraulic Engineering

基　　金：国家"十一五"科技支撑计划项目(2006BAB06B02);国家重点基础研究发展计划(2007CB714100)

摘　　要：为准确模拟垂向运动尺度较大的水流运动,本文基于压力分裂模式和半隐方法提出了C-D无结构、z坐标网格上的三维非静水压力流动模型的构造方法,并详细论述了模型的求解过程。模型先在忽略动水压强项的隐式部分的条件下求解控制方程,获得比较接近的初始解;再考虑动水压强项的隐式部分并求解一个关于它的三维Poisson方程,因此计算容易收敛。本文模型与传统的C网格上的非静水模型相比,增加了对水平切向动量方程的求解,消除了因C网格的简化处理所带来的精度损失。控制方程用有限体积-有限差分法离散,自由水面用水位函数法处理。对水位η和动水压强q分别采用不同的隐式因子以兼顾各自稳定和精度的要求。压力分裂模式、θ半隐方法和欧拉-拉格朗日方法(ELM)等的联合使用使得本模型具有简单、稳定、高效的特点。In order to accurately simulate the free surface flows which have notable vertical motion,based on the pressure-splitting and semi-implicit method,a formulation of the 3-D non-hydrostatic pressure model on C-D unstructured,z-level grid is proposed and its numerical scheme is detailed.For accelerating the convergence of computation,the equations are solved at two steps by decomposing the pressure into hydrostatic and non-hydrostatic parts.Firstly,an approximate solution is obtained by solving the momentum eq...

关 键 词：三维 数学模型 C-D网格 无结构网格 自由流动 非静水 

分 类 号：TV131.2[水利工程—水力学及河流动力学]