Delft-3D水流计算笔记--入门

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藕客出品必属精品Delft3D计算水流泥沙第1章网格1.1确定模型范围即确定网格范围,确定河道起止断面,河堤位置等;另,可将桥梁位置,工程布置,测流点等予以标注。*.ldb(landboundary)文件在记事本或UE里编辑后保存为后缀名为.ldb的文件即可。lmn2x1y1x2y2……xnynl代表line,m表示当前是第几条线,n表示这条线有多少个点,xy表示点坐标,具体格式见附件LDB文件。其中x,y坐标的提取,利用cad-excel插件的提取多段线坐标功能。确定模型边界时,力求准确,缩小范围,减少后期处理数据量(网格数量)。打开GRID模块的RGFGRID,File→OpenLandBoundary(图1-1)1.2Splines分割模型即绘制spline样条曲线。打开GRID模块的RGFGRID,File→OpenLandBoundary(图1-1),找到*.ldb文件打开(图1-2)。除第一个藕客出品必属精品为打印命令外,其他都是视图范围调整按钮。图1-1图1-2导入ldb文件藕客出品必属精品图1-3Spline样条曲线(绿色)在landboundary的参照下,点击开始画Splines样条曲线,删除整条线,调整单个点,删除单个点。左键点击画点,右键结束一条线,ESC键可以回退一步,注意3D中操作只可以回退一步,所以操作要稳准,且注意随时保存。画Spline时注意中间岛的处理,如果岛较大且无地形数据,在差值地形前需要删掉网格以便计算,则岛可以用两条Spline包裹,以节省网格。如图1-3。画Spline线时,注意河道狭窄处的处理。Spline线顺延河段较宽处的走势,画在landboundary之外,这样在生成网格时,避免了此处网格过密。Splines画好后,File→SaveSplines,保存为*.spl文件。1.3生成网格打开*.spl文件,点击生成网格,生成网格时,Settings→ChangeParameters,设置自动生成网格的参数。图1-4。M-RefinementFactor为M方向Splines之间藕客出品必属精品生成网格数量,同理,N-RefinementFactor为N方向Splines之间生成网格数量。生成网格后,View→GridProperties→orthogonality查看网格正交性。按钮:增加、删除、移动单个网格点。图1-4打开GRID模块的RGFGRID,Operations→OrthogonaliseGrid,调整整个网格的正交化。Edit→BlockOrthogonalise,局部调整正交化。点击File→SaveGrid,将网格保存为*.grd文件。藕客出品必属精品第2章地形差值2.1制作地形文件从CAD中分图层导出水深点、计曲线、首曲线、陆地高程点等,转为DXF文件,之后利用小程序等将地形点保存为*.xyz文件。提取地形点之前,把模型范围外的地形点删掉,减小提取数据的数量,便于差值。注意:3D中的地形点Z坐标跟现实是反向的,即0m以下为正、以上为负。从CAD中提取后,在Excel里修改。具体格式见附件XYZ文件。2.2导入地形文件打开GRID模块的QUICKIN,File→Openlandboundary/OpenGrid/Samples,分别打开边界文件、网格文件、地形文件,添加第二个地形文件时选择AddSamples。2.3差值用Polygon分片圈出小块地形,(小块差值快,因为是整个选定区域计算,所以小块差值结果准确),Operations→TriangularInterpolation,进行三角差值,Operations→InternalDiffusion,进行内部边界扩散,Operations→Smoothing,进藕客出品必属精品行平滑,平滑一般三次,多次平滑导致数据失真,区于一致。内部扩散前内部扩散后一定在polygon圈出小块区域后差值,不然会死机的。差值地形时,可以View→SamplePoints→NoSamplePoints,关闭地形点显示,更清楚的看到已差值边界。给没有地形点的网格赋值。用Polygon圈出没有地形点的网格区域,AddSubDel→CombineDepthandUniformValue→FillMissingDepthsWithUniformValue。局部地形调整见尾注i差值地形后,File→SaveDepth,保存为*.dep文件。第3章水流泥沙计算文件打开FLOW模块的Flowinput。3.1Description:简要描述该计算模型,便于自己查看。3.2Domain:定义域,即打开网格文件与地形文件,添加干点和薄坝。3.2.1Gridparameters打开网格文件点击Opengrid,找到制作好的网格文件*.grd点击Opengridenclosure,打开自动生成的跟网格文件配对的*.enc文件。Latitude:填写工程区的纬度。Orientation:Numberoflayers:分层,用于三维水流计算。二维即为1。3.2.2Bathymetry:地形文件有两种方式:藕客出品必属精品1、选择File,点击Open,打开差值好的地形文件*.dep。2、选择Uniform,给整个区域赋统一值。3.2.3Drypoints:添加干点有两种方式:1、点击Add,输入M1、N1、M2、N2的值,即确定干点位置。2、点击工具栏的View→VisualisationArea,打开视图,在网格上点击添加。添加干点后,点击Save,把干点文件保存为*.dry。View视图下的操作方法。参见尾注ii。3.2.4Thindams添加薄坝具体操作跟添加干点类似,参见尾注ii。3.3Timeframe时间范围确定模型计算起止时间、步长。Referencedate:模型计算模拟的大约时间点。Simulationstarttime:模型计算开始时间点。Simulationstarttime:模型计算结束时间点。Timestep:时间步长。3.4Processes过程量Constituents:成分即参与计算的计算量,包括Salinity、Temperature、Pollutantsandtracers、Sediments即盐度、温度、污染物、泥沙。Physical:物理量即参与计算的外力,包括Wind、Secondaryflow、Wave即风、二次流、波浪。Man-made:Dredginganddumping人工即疏浚和填槽等。选择以上过程量后,会在之后的初始条件等选项中出现相应的设置选项。藕客出品必属精品3.5Initialconditions初始条件初始条件可以赋统一值(Uniformvalues),也可以通过Initialconditionsfile、Restartfile、Mapfile文件赋值。在Processes中选择的过程量,都出现在初始条件内,需要赋初始值。3.6Boundaries开边界添加、删除等编辑开边界操作与添加干点、薄坝等相似,具体见尾注ii。3.6.1Flowconditions水流条件:Typeofopenboundary(quantity)即开边界的类型,包括Totaldischarge、Waterlevel即总流量、水位等。Reflectionparameteralpha:Forcingtype:3.6.2Transportconditions输移条件泥沙、温度、污染物等。3.7Physicalparameters物理参数3.7.1Constants常数包括Gravity、Waterdensity、Airdensity、Winddragcoefficients即重力加速度、水密度、空气密度、风阻系数等。3.7.2Roughness糙率1、Bottomroughness底部即河床糙率Roughnessformula糙率准则:Manning、Chezy、White-Colebrook即曼宁、谢才、柯式布鲁克准则。赋值:可以赋统一值,也可以通过文件赋值。糙率文件的制作参见尾注iii。藕客出品必属精品Stressformulationduetowaveforces波浪力计算公式2、Wallroughness边壁糙率Slipcondition滑动条件:Free、Partial、No3.7.3Viscosity涡粘系数Backgroundhorizontalviscosity/diffusivity水平、扩散涡粘系数赋值:可以赋统一值,也可以通过文件赋值。涡粘系数文件的制作参见尾注iii。Modelfor2Dturbulence2D湍流模型3.7.4Heatfluxmodel热交换模型3.7.5Sediment泥沙3.7.6Morphology3.7.7Wind风3.8Numericalparameters数值参数Dryingandfloodingcheckat干点与淹没检测:Gridcellcentresandfaces网格中心与边界、Gridcellfacesonly网格边界Depthspecifiedat水深点赋值:Gridcellcentres网格中心、Gridcellfaces网格顶点。Depthatgridcellcentres网格中心的水深值:Max、Mean、Min。Depthatgridcellfaces网格边界的水深值:MorThresholddepth:Marginaldepth:Smoothingtime:Advectionschemeformomentum:Advectionschemefortransport:藕客出品必属精品3.9Operations操作3.9.1Discharges3.9.2Dredginganddumping3.10Monitoring监测3.10.1Observations观测点3.10.2Drogues浮锚3.10.3Cross-sections断面以上三类监测点的编辑参见尾注ii。3.11Additionalparameters附加参数(潜坝、导流坝等)单击Add,在Keyword下填写Fillwl(代表坝),在Value下填写文件名,例如#qianba.lwl#,*.lwl文件格式如下:U/VMNMN糙率高度1U/V代表坝体走向,M、N代表坝体位置,糙率系数需率定,和畅洲潜坝取0.12。坝体高度按实际情况定,注意跟地形点一样,高出水面为负值,低于水面为正值。具体格式见附件*.lwl。藕客出品必属精品3.12Output输出3.12.1Storage存储3.12.2Print打印3.12.3Details细节设定好以上这些,File→SaveMDF,将以上设定保存为*.mdf文件。文件名不宜大于三个字符。点击FLOW模块的Start,开始计算。第4章结果输出在FLOW模块的GPP下,单击Add,在弹出的对话框中单击Selectfile。输出单个观测点的值:在弹出的文件选择对话框中,Model/Filetypes下选择DELFT3DHydronamichistoryfile,在Files下选择结果文件trih-*.dat,单击OK。回到Adddataset对话框,在Parameters下选择需要输出的参数,如waterlevel(水位)、currentmag.(horiz)(流速大小)、currentdir.(horiz)(流速方向)、momentaryflow(瞬时流量),在右侧的Selectlocation下选择要输出的观测点或观测断面。点击Create。选择所有要输出的参数后,点击Close。回到GPP对话框。在Availabledatasets下选择要导出的参数。点击Export,在弹出的ExportDatasets下,单击GiveFileName,输入输出文件的名称。在Exportmethods下选择WriteTimeseriestoTextFile。单击Export。输出时刻整个计算区域的图形:在弹出的文件选择对话框中,Model/Fi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