Mike21软件学习

Mike21软件学习前言本次练习通过操作mike21软件来模拟一个简单的水动力模型并进行分析，主要目的是熟悉mike21软件在计算网格的划分、计算参数的选取及敏感性分析、边界条件的处理、计算结果的处理及分析方面的操作使用。第一章模型计算范围和网格划分本文选取一段简单的弯道河流进行模拟分析，模型长约9500m，宽约2500m。最大网格面积30000m2，三角形网格最小角度为30度，生成网格如图1-1。其中节点数目为817、网格数目为1464。图1-1弯道河流段网格划分取等水深30m，生成图1-2地形图。图1-2地形图第二章计算参数1、时间参数计算时长24小时时间步数：1440时间步长：60s2、求解方式采用低阶快速计算方式，最小时间步取0.01s，最大时间步取60s临界克拉系数取0.8。3、干湿判别4、水密度5、涡粘系数6、底摩阻7、柯西力考虑地球偏转力，以长江某河段为参考，取北纬30度。8、不考虑风应力、冰覆盖率、潮汐、降水量、波浪辐射应力、源汇项和结构物影响9、初始条件设初始水面高程为0m。10、边界条件左开边界Code2为上游边界，初始水位高程为4m；右开边界Code3为下游边界，初始水位高程为-4m。第三章计算结果分析图3-1到3-6分别是500min时模型水体平稳后水面高程、水体水平流速、水体竖直流速、流体流向和流场情况。图3-1水面高程图水面初始高程为0m，左边界水面初始高程为4m，右边界水面初始高程为-4m，由于存在水头差，模拟开始后水流从左边界流向右边界，水流平稳后，由左至右的水头呈阶梯状下降，如图3-1所示。图3-2水平流速分布图图3-3竖直流速分布图图3-4流体速度分布图图3-5流体流向图图3-6流场图图3-7河道中心点（15,330）潮位图从河道中心潮位图可以看出，一个小时后，潮位趋于一个常值，为了更好分析潮位，只选取前80个数据进行绘图，得出图3-8.图3-8河道中心点（15,330）潮位图从图3-8河道中心点（15,330）潮位图可以看出，模拟开始后，水流从上游涌来，在河道中心点（15,330）产生垂荡作用，水位升高，最后水面高程趋于1.45m。水体平稳后，水面平稳，波浪很小。第四章计算参数敏感性分析4.1涡粘系数取0.8（原0.28），其他参数不变。图4-1水面高程图图4-2水平流速分布图图4-3竖直流速分布图图4-4流体速度分布图图4-5流体流向图图4-6流场图图4-7河道中心点（15,330）潮位图涡粘系数为0.8时跟涡粘系数为0.28对比得出，水面高程、水体水平流速、水体竖直流速、流体流向、流场和特征点潮位变化很小，可以忽略涡粘系数的影响。4.2底摩阻曼宁系数取801/3/ms（原321/3/ms），其他参数不变。图4-8水面高程图图4-9水平流速分布图图4-10竖直流速分布图图4-11流体速度分布图图4-12流体流向图图4-13流场图图4-14河道中心点（15,330）潮位图曼宁系数为801/3/ms时跟曼宁系数为321/3/ms对比得出，水面高程、水体水平流速、水体竖直流速和特征点潮位变化较大，流体流向和流场变化较小。曼宁系数是综合反映河流壁面粗糙情况对水流影响的一个系数，曼宁系数越大，河床越粗糙，对水流影响越大，消耗水体能量越多，壅高水位，所以河道中心特征点水位升高。4.3柯西力不考虑柯西力存在时。图4-15水面高程图图4-16水平流速分布图图4-17竖直流速分布图图4-18流体速度分布图图4-19流体流向图图4-20流场图图4-21河道中心点（15,330）潮位图不考虑柯西力存在时，对河段流态产生一定影响，水流流速减小。