潮流輸沙的垂向二維有限元數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用.pdf

1、河口海岸的演變與合理開發(fā)利用直接影響到人類與自然的和諧相處和可持續(xù)發(fā)展.研究河口海岸潮流泥沙運(yùn)動(dòng)對(duì)于河口治理、港口規(guī)劃、航道整治、疏浚等都具有重要的意義. 本文針對(duì)窄深的潮汐河口建立了沿寬度方向積分平均的垂向二維懸沙輸移有限元數(shù)學(xué)模型:采用變網(wǎng)格有限元法進(jìn)行數(shù)值求解,從而避免了因σ坐標(biāo)變換而增加若干非線性項(xiàng)造成的求解困難.求解域采用任意四邊形等參單元網(wǎng)格進(jìn)行剖分,針對(duì)泥沙對(duì)流擴(kuò)散方程,空間域采用有限元法離散,時(shí)間域采用顯式差分格

2、式離散；通過分步積分和Green公式變換精確滿足了自由表面和底床的邊界條件；利用上下游開邊界的本質(zhì)邊界條件對(duì)系數(shù)矩陣進(jìn)行修正.系數(shù)矩陣為稀疏、對(duì)稱、正定矩陣,采用變帶寬存儲(chǔ)技術(shù)減少了存儲(chǔ)量,提高了運(yùn)算速度.計(jì)算中每一時(shí)間步網(wǎng)格隨著水位的變化需要及時(shí)更新.采用有解析解的算例對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明該模型可以用于模擬河口地區(qū)潮流輸沙過程. 潮流場(chǎng)的模擬采用了水動(dòng)力軟件--三維MOHID模型.三維MOHID模型采用有限體積法求解,得