前言

前文已經(jīng)講了如何制作網(wǎng)格文件（.mdf文件），這一博文就講如何建立水動(dòng)力模型。

Step 1 導(dǎo)出mesh文件

前文制作好的mdf網(wǎng)格文件不可以直接拿來(lái)用的，需要先導(dǎo)出成mesh文件，步驟如下三圖：

于是，就可以看到你設(shè)定的文件夾里出現(xiàn)了一個(gè) .mesh 的文件，這個(gè)就可以用作建立模型了。

Step 2 設(shè)置模型參數(shù)

首先，選擇【MIKE 21】→【Flow Model FM（.m21fm）】，然后就打開(kāi)了設(shè)置參數(shù)的界面，如下兩圖：

接下來(lái)，設(shè)置一下參數(shù)。

【Domain】，加載mesh文件，其他參數(shù)均保持默認(rèn)。

【Time】，這個(gè)需要自己設(shè)置，如下圖：

模擬結(jié)束時(shí)間 － 模擬開(kāi)始時(shí)間 = 時(shí)間步長(zhǎng) × 時(shí)間步數(shù)

對(duì)于時(shí)間步長(zhǎng)如何確定，也并沒(méi)有特定的要求，我一般是根據(jù)情況取 60(1分鐘) 或 120(2分鐘) 或 180(3分鐘) 或 240(4分鐘)。

關(guān)于時(shí)間步長(zhǎng)和時(shí)間步數(shù)，我自己做了一個(gè) Excel 小工具，很方便計(jì)算，上傳到我的CSDN資源庫(kù)里了，有需要的讀者可以到資源欄目中自行下載（不需要積分），叫做：【MIKE小工具】-計(jì)算時(shí)間步數(shù)-晏長(zhǎng)街。

【Module Selection】，模塊選擇，其中水動(dòng)力模塊（Hydrodynamic）是必選的。我們這里也只選擇水動(dòng)力模塊。

接下來(lái)的設(shè)置就都是水動(dòng)力模塊的參數(shù)了。

【Solution Technique】，算法。

Shallow water equations，淺水方程，Time和Space均選擇低階運(yùn)算方法（Low order，fast algorithm）就行，其余均保持默認(rèn)。

Transport equations，傳輸方程，均保持默認(rèn)。

【Depth】，一般不需要水深校正，No depth correction，保持默認(rèn)。

【Flood and Dry】，干濕邊界，一般取默認(rèn)值。干水深 0.005m，淹沒(méi)水深 0.05m，濕水深 0.1m。

【Density】，密度，一般保持默認(rèn)選擇正壓模型，Barotropic。

如果選擇正壓模型，溫度和鹽度會(huì)被定義為常數(shù)，在整個(gè)模型中保持不變。

事實(shí)上，如果水體充分混合，溫鹽密度在垂直方向都是定值；并且在大多數(shù)情況 下，密度梯度對(duì)二維淺水方程的影響是很小的，幾乎可以忽略不計(jì)。

【Eddy Viscosity】，渦粘系數(shù)，默認(rèn)采用Smagorinsky formulation，均采用默認(rèn)即可。

【Bed Resistance】，底床糙率選用曼寧系數(shù)（Manning number），常數(shù)值需要自己設(shè)置，一般是根據(jù)擬合結(jié)果來(lái)多次回代確定。

一般我們根據(jù)擬合結(jié)果回調(diào)的值也就是底床糙率這個(gè)參數(shù)了。

【Coriolis Forcing】，科氏力，一般默認(rèn)選擇Varying in domain。

【W(wǎng)ind Forcing】，如果有風(fēng)力數(shù)據(jù)，可以勾選這一項(xiàng)。隨時(shí)間、空間變化的情況，對(duì)應(yīng)dfs2文件。隨時(shí)間變化、空間定值的情況，對(duì)應(yīng)dfs0文件。其他均保持默認(rèn)。

【Ice Coverage】，冰蓋，一般不考慮。

【Tidal Potential】，引潮勢(shì)，這是一個(gè)很弱的作用力，通常會(huì)在深且封閉的水體中作用明顯，一般不考慮。

【Precipitation - Evaporation】，降水-蒸發(fā)，一般不需考慮。

【W(wǎng)ave Radiation】，波浪輻射應(yīng)力，一般不需考慮。

【Sources】，源，一般不需考慮。

【Structures】，水工結(jié)構(gòu)物，一般不需考慮。

【Initial Conditions】，初始條件，這個(gè)涉及到一個(gè)問(wèn)題就是“冷啟動(dòng)”還是“熱啟動(dòng)”。關(guān)于兩者概念及具體操作今后會(huì)專門(mén)再講的。一般第一次跑模型都會(huì)選擇冷啟動(dòng)方式，選擇Constant 常數(shù)，Surface elevation 初始水位默認(rèn)保持0就行。其他默認(rèn)即可。

【Boundary Conditions】，邊界條件。

對(duì)于 Land boundary 陸地邊界，選擇 Land（zero normal velocity）即可。

對(duì)于開(kāi)邊界，選擇 Specified level 水位設(shè)定，邊界格式選擇 Varying in time and along boundary 隨時(shí)間且沿邊界變化，然后導(dǎo)入潮汐邊界條件dfs1文件。關(guān)于這個(gè)潮汐邊界條件dfs1文件如何獲取，請(qǐng)讀者耐心往后看，在本博文Step3里面會(huì)講到的。其他均按默認(rèn)即可。

如下圖所示：

【Decoupling】，解耦，一般不需要考慮。

【Outputs】，輸出。

首先 New output，新建一個(gè)輸出項(xiàng)目，如下圖，可以自己命名。

然后，Output specification，對(duì)這個(gè)輸出項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置，一般如下圖設(shè)置就行。

再然后，Output items，選擇自己需要的模塊，一般研究水動(dòng)力的話就勾選Surface elevation，U velocity，V velocity。其他根據(jù)自己情況添加。

至此，參數(shù)就設(shè)置完成了。

接下來(lái)，就點(diǎn)擊【Run】→【Start Simulation】，模型就開(kāi)始運(yùn)行了。運(yùn)行完成后，點(diǎn)擊【View】就可以查看模型計(jì)算結(jié)果。如下圖：

Step 3 邊界條件的獲取與處理

我們剛剛講了，邊界條件 Boundary Conditions，對(duì)于開(kāi)邊界，需要導(dǎo)入 dfs1 文件。那么，這個(gè)dfs1文件是怎樣獲取的呢？

MIKE自帶了一個(gè)潮汐預(yù)測(cè)的工具，可以根據(jù)這個(gè)工具來(lái)生成開(kāi)邊界水位數(shù)據(jù)。

具體操作如下圖：

然后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，你選擇的目錄里生成了一個(gè)dfs1的文件，那個(gè)就是開(kāi)邊界的水位條件。

但這個(gè)dfs1文件還不能直接用在模型參數(shù)輸入里面，必須修改一下。因?yàn)檫@個(gè)軟件生成潮位邊界的時(shí)間是格林尼治時(shí)間，而我們中國(guó)的海域的驗(yàn)測(cè)的水文數(shù)據(jù)用的是北京時(shí)間，北京時(shí)間比格林尼治時(shí)間滯后8個(gè)小時(shí)。

因此，我們要做的就是將開(kāi)邊界水位條件dfs1文件中的全部數(shù)據(jù)整體滯后8個(gè)小時(shí)。具體操作如下：

先復(fù)制一份水位條件，然后把兩個(gè)dfs1文件同時(shí)打開(kāi)，如下兩圖：

然后對(duì)dfs1源文件，選中全部數(shù)據(jù)，將其刪除，操作如下兩圖：

再然后對(duì)dfs1副本文件，選中全部數(shù)據(jù)，ctrl + C 復(fù)制，如下圖。

再轉(zhuǎn)到剛剛數(shù)據(jù)全部被刪掉了的源文件中，找到滯后8小時(shí)后的時(shí)間行，選中這一行，然后ctrl + V 粘貼，如下兩圖。

這樣，這個(gè)邊界條件文件dfs1就可以用在參數(shù)輸入里面了。那個(gè)副本已經(jīng)沒(méi)用了，刪掉就行了。

Step 4 擬合對(duì)比

擬合對(duì)比就是將你的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，一般實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)就是潮位站的水位數(shù)據(jù)，和潮流站的u速度分量、v速度分量數(shù)據(jù)(或流速流向數(shù)據(jù))。

如果擬合的結(jié)果較好，則代表模型可以很好的模擬現(xiàn)實(shí)海灣；如果模擬結(jié)果較差，則代表模型不能代表海灣情況，必須重新調(diào)整，調(diào)整邊界或者參數(shù)，一般如果你覺(jué)得邊界基本沒(méi)啥問(wèn)題的話，那就調(diào)整參數(shù)就行，基本就是底床糙率那個(gè)參數(shù)了。

至此，水動(dòng)力模型就初步建立起來(lái)啦！

以上就是全部?jī)?nèi)容啦~

希望可以得到你的贊，非常感謝！

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