二維水動(dòng)力的案例
【CAE案例】基于二維水動(dòng)力仿真的大陸架建模
07 小結(jié)
本文主要講述了IMDC的工程師利用二維水動(dòng)力通用仿真軟件建立二維水動(dòng)力模型，對(duì)比利時(shí)海岸帶的水位和流速進(jìn)行了模擬計(jì)算，并與TOPEX的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與Xaver氣旋期間Oostende和de Wandelaar站點(diǎn)的實(shí)際測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
IMDC的研究表明，使用二維水動(dòng)力通用仿真軟件建立的大陸架模型，不僅可以很好地模擬常況下由潮汐波引起水位變化，更能夠很好地預(yù)測(cè)極端氣候條件下海岸帶的水位變化情況，具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。
文章來(lái)源：遠(yuǎn)算云仿真
【CAE案例】基于二維水動(dòng)力仿真的大陸架建模
為了驗(yàn)證二維水動(dòng)力仿真模型在不受氣象因素影響情況下的有效性，工程師利用此模型進(jìn)行了1年的模擬計(jì)算，得到了M2成分潮汐波的振幅與相位的時(shí)間過(guò)程，并與TOPEX的結(jié)果進(jìn)行了比較。
圖3展示了二維水動(dòng)力通用仿真軟件計(jì)算得到的M2潮汐波振幅的空間分布，以及計(jì)算結(jié)果與TOPEX數(shù)據(jù)的差值。結(jié)果表明，在比利時(shí)海岸帶，法國(guó)海岸的部分地區(qū)（尤其在諾曼底）和英格蘭和威爾士的西海岸（特別是在賽弗斯河口）可以觀察到明顯的潮汐現(xiàn)象。
TOPEX中潮汐的振幅與二維水動(dòng)力仿真計(jì)算結(jié)果的差異基本小于0.5m，而在淺水與靠近海岸的區(qū)域，振幅的差異往往更大。由于在這一部分區(qū)域，二維水動(dòng)力模型的分辨率更高，計(jì)算結(jié)果會(huì)比TOPEX更加準(zhǔn)確。此外，模型的計(jì)算結(jié)果清晰表明，波羅的海附近的潮汐振幅非常小。事實(shí)上，波羅的海區(qū)域的水位變化主要是由氣象變化引起的。
圖3. 二維水動(dòng)力仿真模型計(jì)算得到M2潮汐波振幅的空間分布（左圖）以及計(jì)算結(jié)果與TOPEX數(shù)據(jù)的差值（右圖）
05 Xaver氣旋的反演
Xaver氣旋是2013年12月發(fā)生的溫帶氣旋，氣旋的低壓和高風(fēng)速帶來(lái)的強(qiáng)暴風(fēng)雨在英格蘭、威爾士和比利時(shí)多個(gè)地區(qū)引起災(zāi)害，造成嚴(yán)重的損失。
為了對(duì)該氣旋進(jìn)行反演，IMDC的工程師使用來(lái)自GFS（全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)）的空間分辨率為0.5度，時(shí)間分辨率為3h的氣壓與風(fēng)速數(shù)據(jù)，并線性插值到網(wǎng)格上，使用二維水動(dòng)力仿真進(jìn)行了從2013年12月1日至2013年12月31日為期一個(gè)月的計(jì)算。
下圖展示了模型在Oostende和de Wandelaar兩個(gè)測(cè)點(diǎn)計(jì)算得到的水位結(jié)果與來(lái)自myOcean.eu的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比。
展開(kāi) 【CAE案例】基于二維水動(dòng)力模型的密度驅(qū)動(dòng)流模擬
這說(shuō)明密度差異帶來(lái)的流動(dòng)更能抵抗上游來(lái)水的影響。對(duì)于工況C，其結(jié)果與工況A的比較相似。這些分析與前兩個(gè)理論情形算例得到的結(jié)論是一致的。
圖 11 仿真時(shí)間一天后的各工況鹽度分布圖
工況A：只考慮密度驅(qū)動(dòng)；
工況B：只考慮擴(kuò)散；
工況C：同時(shí)考慮擴(kuò)散和密度驅(qū)動(dòng)
03 案例總結(jié)
該案例使用二維水動(dòng)力數(shù)值仿真研究了二維模型下密度分布不均帶來(lái)的影響，對(duì)比了擴(kuò)散和密度驅(qū)動(dòng)兩種作用的效果，發(fā)現(xiàn)密度驅(qū)動(dòng)帶來(lái)的效應(yīng)比擴(kuò)散作用更加明顯。
對(duì)密度驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，河道地形也會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響。在該案例中，梯形河道的鹽度分布變化速度要比矩形河道更快。而對(duì)于擴(kuò)散而言，兩種河道的差異很小。此外，深水區(qū)的鹽度要比淺水區(qū)要高。在尼羅河入海口算例中，密度差異帶來(lái)的流動(dòng)有效地抵抗了上游來(lái)水的影響，使得含鹽水的侵入長(zhǎng)度沒(méi)有出現(xiàn)大幅的減小。
04 小結(jié)
在氣候變化的大背景下，海平面上升已成事實(shí)，入?？谔幍柠}平衡將被打破，或?qū)@些區(qū)域的生態(tài)等方面造成較大的影響。該案例展現(xiàn)了通用二維水動(dòng)力軟件在模擬存在鹽度分布差異的水動(dòng)力仿真能力，驗(yàn)證了二維水動(dòng)力在評(píng)估海平面上升對(duì)入?？趨^(qū)域的影響的可能性。
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展開(kāi) 基于二維水動(dòng)力模型的密度驅(qū)動(dòng)流模擬
這說(shuō)明密度差異帶來(lái)的流動(dòng)更能抵抗上游來(lái)水的影響。對(duì)于工況C，其結(jié)果與工況A的比較相似。這些分析與前兩個(gè)理論情形算例得到的結(jié)論是一致的。
圖
11 仿真時(shí)間一天后的各工況鹽度分布圖。
（工況A：只考慮密度驅(qū)動(dòng)；
工況B：只考慮擴(kuò)散；
工況C：同時(shí)考慮擴(kuò)散和密度驅(qū)動(dòng)）
03 案例總結(jié)
該案例使用二維水動(dòng)力數(shù)值仿真研究了二維模型下密度分布不均帶來(lái)的影響，對(duì)比了擴(kuò)散和密度驅(qū)動(dòng)兩種作用的效果，發(fā)現(xiàn)密度驅(qū)動(dòng)帶來(lái)的效應(yīng)比擴(kuò)散作用更加明顯。
對(duì)密度驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，河道地形也會(huì)對(duì)結(jié)果造成影響。在該案例中，梯形河道的鹽度分布變化速度要比矩形河道更快。而對(duì)于擴(kuò)散而言，兩種河道的差異很小。此外，深水區(qū)的鹽度要比淺水區(qū)要高。在尼羅河入?？谒憷?，密度差異帶來(lái)的流動(dòng)有效地抵抗了上游來(lái)水的影響，使得含鹽水的侵入長(zhǎng)度沒(méi)有出現(xiàn)大幅的減小。
04 小結(jié)
在氣候變化的大背景下，海平面上升已成事實(shí)，入?？谔幍柠}平衡將被打破，或?qū)@些區(qū)域的生態(tài)等方面造成較大的影響。該案例展現(xiàn)了通用二維水動(dòng)力軟件在模擬存在鹽度分布差異的水動(dòng)力仿真能力，驗(yàn)證了二維水動(dòng)力在評(píng)估海平面上升對(duì)入?？趨^(qū)域的影響的可能性。
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【CAE案例】復(fù)雜入?？?em>水動(dòng)力仿真
這項(xiàng)研究表明，二維水動(dòng)力仿真是一個(gè)適合入?？谘芯康?em>水動(dòng)力仿真模塊，其具備良好的處理淺水問(wèn)題和漫灘的能力。
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【CAE案例】復(fù)雜入?？?em>水動(dòng)力仿真
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格物云CAE
一款國(guó)產(chǎn)可控云端仿真平臺(tái)，結(jié)構(gòu)、流體、水動(dòng)力仿真軟件場(chǎng)景化模塊化，支持多格式網(wǎng)格導(dǎo)入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計(jì)算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應(yīng)用范圍，加速工業(yè)企業(yè)研發(fā)制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型。平臺(tái)支持云端CAE仿真生成工業(yè)APP，構(gòu)建完全交互式仿真社區(qū)，快速實(shí)現(xiàn)行業(yè)通用經(jīng)驗(yàn)軟件化。
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展開(kāi) 【培訓(xùn)動(dòng)態(tài)】格物云CAE水動(dòng)力仿真線下培訓(xùn)圓滿結(jié)束！
為普及和推廣云原生水動(dòng)力仿真軟件的使用，讓更多用戶體驗(yàn)云端水動(dòng)力仿真軟件的簡(jiǎn)單易用性，并通過(guò)不確定性分析技術(shù)強(qiáng)化水利領(lǐng)域數(shù)字孿生能力，遠(yuǎn)算科技在11月24日成功舉辦“格物云CAE水動(dòng)力仿真線下培訓(xùn)”。
此次培訓(xùn)內(nèi)容基于遠(yuǎn)算科技自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)可控仿真云平臺(tái)——格物云CAE，通過(guò)格物云CAE軟件一維、二維水動(dòng)力模塊，以水利數(shù)字孿生真實(shí)案例作為切入點(diǎn)，幫助學(xué)員短時(shí)間快速了解格物云CAE-水動(dòng)力仿真軟件的相關(guān)功能和應(yīng)用范圍并掌握軟件使用方法。
同期，遠(yuǎn)算科技特別邀請(qǐng)法國(guó)電力集團(tuán)資深仿真專家Julien Pelamatti為大家講解如何采用專業(yè)的統(tǒng)計(jì)分析工具對(duì)數(shù)字孿生中的不確定性進(jìn)行分析，也向?qū)W員們分享了他在法電多年寶貴的科研經(jīng)驗(yàn)。
培訓(xùn)中，遠(yuǎn)算科技專家為參訓(xùn)人員帶來(lái)了一維、二維水動(dòng)力仿真模塊功能介紹，帶領(lǐng)參訓(xùn)人員登錄格物云CAE網(wǎng)頁(yè)端，手把手實(shí)操水利真實(shí)案例，近距離答疑解惑，順利完成案例仿真操作。
現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)環(huán)節(jié)積極熱烈，學(xué)員們紛紛表示受益匪淺，對(duì)格物云CAE的實(shí)際能力和應(yīng)用前景表示高度認(rèn)可。
此次培訓(xùn)不僅是對(duì)學(xué)員的知識(shí)和技能的提升，更是國(guó)產(chǎn)工業(yè)仿真軟件格物云CAE在水利數(shù)字孿生和數(shù)值仿真領(lǐng)域潛力的一次展示。而采用國(guó)產(chǎn)工業(yè)仿真軟件，不僅可以顯著提升國(guó)內(nèi)水利工程設(shè)計(jì)和管理的自主性、靈活性與安全性，也能為我國(guó)水利基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
未來(lái)，遠(yuǎn)算科技將進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)值仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)，拓展行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，并開(kāi)展更多技術(shù)性干貨培訓(xùn)，分享寶貴技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)仿真軟件蓬勃發(fā)展，賦能更多行業(yè)應(yīng)用需求，幫助企業(yè)降本增效，推進(jìn)行業(yè)數(shù)字化進(jìn)程。
展開(kāi) 【CAE案例】吉普斯蘭湖入口泥沙輸運(yùn)的驅(qū)動(dòng)因素
今天將由此切入講解采用二維水動(dòng)力模塊、波浪模塊TOMAWAC和泥沙輸運(yùn)模塊SISYPHE耦合預(yù)測(cè)風(fēng)暴等極端天氣下海床的演變情況。
02 案例展示
澳大利亞?wèn)|南方的萊克斯恩特倫斯(圖1)是澳大利亞最大的漁港，位于連接吉普斯蘭湖和巴斯海峽的人造海峽的入口處。海峽于1889年首次開(kāi)放，歷年來(lái)都需要不斷疏浚來(lái)維持漁船通行。有不少研究記錄了澳大利亞?wèn)|南部的極端天氣，并表明在大氣的影響下南部的波浪高度不斷增加，這種趨勢(shì)將在未來(lái)不斷持續(xù)下去。
對(duì)此，當(dāng)?shù)卣株P(guān)心風(fēng)暴氣候?qū)е碌牟ê蜃兓瘜?duì)海峽泥沙輸運(yùn)影響。本文將介紹極端天氣情況下海峽近岸泥沙輸運(yùn)的仿真案例，從而了解大氣驅(qū)動(dòng)因素和遠(yuǎn)處產(chǎn)生的涌浪如何影響該區(qū)域的泥沙輸送。
圖1 吉普斯蘭地區(qū)的位置和網(wǎng)格化的全球后報(bào)點(diǎn)
首先，使用TOMAWAC二維譜波模型來(lái)計(jì)算得到波浪高度Hs、波浪峰值周期Tp、波浪方向Dp等數(shù)據(jù)，并且與全球風(fēng)象后報(bào)CFSR、波浪后報(bào)NWW3值以及測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，最后作為海床演變計(jì)算的輸入文件。如圖2所示，TOMAWAC二維譜波模型計(jì)算得到的值（藍(lán)線）與全球波浪后報(bào)NWW3（紅線）與測(cè)量值（綠線）對(duì)比，驗(yàn)證了TOMAWAC的計(jì)算值與測(cè)量值相符。
圖2 TOMAWAC得到的Hs、Dp 、Tp模擬值與CFSR、NWW3測(cè)量值的對(duì)比
圖3展示了二維水動(dòng)力模型的水位和流量驗(yàn)證結(jié)果。圖中模擬值（藍(lán)線）與測(cè)量值（紅線）對(duì)比，發(fā)現(xiàn)模擬得到的水位值是測(cè)量值的3/4，但經(jīng)過(guò)調(diào)低1/3后二者能很好的吻合，原因可能是水深的地形文件不準(zhǔn)確。因此需要獲取更多關(guān)于湖區(qū)水深測(cè)量的信息，以改進(jìn)水動(dòng)力模擬?？傮w來(lái)說(shuō)，此次驗(yàn)證證明了二維水動(dòng)力模塊的仿真能力。
展開(kāi) 【CAE案例】堤壩潰壩分析
本文則將展開(kāi)講解通用二維水動(dòng)力仿真軟件中二維水動(dòng)力模塊和泥沙模塊耦合建立的數(shù)值二維水動(dòng)力-泥沙模型（以下簡(jiǎn)稱二維水沙模型）在潰壩方面的應(yīng)用。
02 案例展示
本文將講解法國(guó)電力集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱法電）的工程師使用二維水動(dòng)力模塊與泥沙傳輸模塊耦合模擬潰壩過(guò)程的兩個(gè)案例。
第一個(gè)案例是建立數(shù)值模型重現(xiàn)科爾曼案例，研究一個(gè)均質(zhì)土壩由于漫壩導(dǎo)致的潰壩過(guò)程。
第二個(gè)案例中，基于第一個(gè)案例的數(shù)值研究結(jié)果，工程師對(duì)一個(gè)造雪水庫(kù)（注：造雪水庫(kù)一般服務(wù)于滑雪場(chǎng)）的決堤過(guò)程進(jìn)行了模擬。
1. 科爾曼案例
科爾曼案例由科爾曼等人進(jìn)行，是研究均質(zhì)土壩由于漫壩而潰壩的實(shí)驗(yàn)。他們對(duì)均質(zhì)土壩的潰壩過(guò)程進(jìn)行了研究和分析，最終得到了決堤口形狀和決堤口侵蝕率的數(shù)據(jù)。
工程師用二維水動(dòng)力模塊與泥沙傳輸模塊耦合建立了二維水沙模型，意在重現(xiàn)科爾曼案例并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果校準(zhǔn)水沙模型參數(shù)。
在數(shù)值模型中，大壩的沙土直徑與實(shí)驗(yàn)物理模型一致，為0.5 mm；初始條件設(shè)置大壩為可侵蝕，并設(shè)設(shè)置了一個(gè)初始的決口；底部設(shè)為不可侵蝕的剛性床；邊界條件設(shè)置上游水深為0.3 m，下游為自由流出；研究區(qū)域邊界處網(wǎng)格精度為10 cm，大壩處網(wǎng)格精度為2 cm，共有42200個(gè)三角形網(wǎng)格，如下圖所示。
圖1. 二維水沙模型中的網(wǎng)格和初始條件設(shè)置情況
數(shù)值模擬結(jié)果和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的校準(zhǔn)與對(duì)比主要基于大壩縱向截面的形狀數(shù)據(jù)，如圖2和圖3所示。
圖2為100秒后實(shí)驗(yàn)堤壩橫截面形狀變化（黑色方框線）與數(shù)值堤壩橫截面形狀變化（其余顏色的線段）的對(duì)比情況。觀察發(fā)現(xiàn)，數(shù)值模型中采用默認(rèn)參數(shù)值得到的結(jié)果（紫線）與實(shí)驗(yàn)結(jié)果（黑色方框線）偏差較大；通過(guò)修改MPM輸沙公式中α參數(shù)（校正輸沙率）和Talmon公式β參數(shù)（校正輸沙的橫向偏差效應(yīng)）的值后，最終得到的數(shù)值結(jié)果（紅線）與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度顯著提高。
展開(kāi) 【開(kāi)源CAE培訓(xùn)通知】TELEMAC-MASCARET水動(dòng)力及泥沙遷移專題培訓(xùn)
培訓(xùn)地點(diǎn)
遠(yuǎn)算培訓(xùn)教室（杭州市西
湖區(qū)千島湖智谷大廈）
培訓(xùn)內(nèi)容包括：
TELEMAC-MASCARET軟件進(jìn)行泥沙輸運(yùn)仿真計(jì)算基礎(chǔ)理論和仿真方法指導(dǎo)
TELEMAC-MASCARETt軟件進(jìn)行水動(dòng)力及泥沙輸運(yùn)耦合計(jì)算案例的上機(jī)實(shí)踐
TELEMAC-MASCARET軟件在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例介紹
4月14日
上午：
（1）TELEMAC-MASCARET軟件介紹
（2）TELEMAC-MASCARET功能模塊及應(yīng)用領(lǐng)域介紹
（3）SALOME-HYDRO前后處理平臺(tái)工具介紹
（4）練習(xí)1：河流的二維水動(dòng)力學(xué)分析
下午：
（5）TELEMAC2d水動(dòng)力學(xué)仿真指導(dǎo)，
使用SALOME-HYDRO進(jìn)行幾何建立、地理信息插分、計(jì)算邊界條件和計(jì)算操縱文件生
成的方法介紹。
（6）練習(xí)1（續(xù)）：河流的二維水動(dòng)力學(xué)分析
4月15日
上午：
（1）TELEMAC-MASCARET泥沙遷移仿真指導(dǎo)，簡(jiǎn)述泥沙輸運(yùn)理論知識(shí)背景，介紹TELEMAC-MASCARET中的GAIA泥沙遷移仿真模塊。
展開(kāi) 【仿真課堂】遠(yuǎn)算科技國(guó)產(chǎn)水動(dòng)力軟件走進(jìn)浙江海洋大學(xué)高校課堂
為了加深高校學(xué)生對(duì)有限元數(shù)值仿真的了解，蓄力國(guó)產(chǎn)工業(yè)仿真軟件持續(xù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，6月3日及10日，遠(yuǎn)算科技走進(jìn)浙江海洋大學(xué)，為海洋工程裝備學(xué)院港口航道與海岸工程專業(yè)近百名高校學(xué)子開(kāi)展水動(dòng)力仿真學(xué)習(xí)課程，并通過(guò)遠(yuǎn)算格物云CAE的國(guó)產(chǎn)水動(dòng)力軟件，帶領(lǐng)同學(xué)們進(jìn)行了仿真實(shí)踐練習(xí)。
在課上，首先為同學(xué)們介紹了當(dāng)前國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件面臨的高度依賴國(guó)外產(chǎn)品、技術(shù)人才緊缺、使用門檻較高的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了遠(yuǎn)算科技在工業(yè)軟件方面提出的國(guó)產(chǎn)化、場(chǎng)景化和云端化發(fā)展新思路，并展示了基于自身先進(jìn)高性能云計(jì)算技術(shù)，深度融合數(shù)值仿真技術(shù)，專為仿真工程師“量身定制”的國(guó)產(chǎn)可控云端仿真平臺(tái)——格物云CAE。
遠(yuǎn)算科技的資深工程師們也為同學(xué)們講授了一維水動(dòng)力、二維水動(dòng)力及潮汐原理等理論知識(shí)，并帶領(lǐng)同學(xué)們?cè)诟裎镌艭AE仿真平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)際上機(jī)操作練習(xí)，加深數(shù)值仿真的理解與應(yīng)用。
未來(lái)，遠(yuǎn)算科技也將進(jìn)一步加強(qiáng)高校交流與合作，促進(jìn)高?？萍汲晒D(zhuǎn)化，并將持續(xù)提升企業(yè)自身科技創(chuàng)新能力，期待共同推動(dòng)國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件的研發(fā)與應(yīng)用。同時(shí)也誠(chéng)邀高校學(xué)子參加遠(yuǎn)算工業(yè)仿真實(shí)習(xí)，融合知識(shí)理論，獲取最新行業(yè)實(shí)踐，歡迎感興趣的同學(xué)積極報(bào)名！簡(jiǎn)歷投遞郵箱：joinus@yuansuan.cn。
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【CAE案例】漫堤式潰壩模擬
09 小結(jié)
本文基于二維水動(dòng)力仿真中的潰壩模塊，設(shè)置了潰壩發(fā)生的條件，定義各經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出對(duì)應(yīng)缺口寬度的演化趨勢(shì)，以及缺口流量的變化過(guò)程，探究經(jīng)驗(yàn)公式參數(shù)的選定范圍。在二維水動(dòng)力模型里，研究了二維水動(dòng)力模擬的邊界設(shè)置，復(fù)現(xiàn)了潰壩過(guò)程，統(tǒng)計(jì)輸出了缺口的流量，并通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，分析了模擬結(jié)果，為洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理提供了關(guān)鍵參數(shù)。
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展開(kāi) 【培訓(xùn)通知】遠(yuǎn)算聯(lián)合法電與河海大學(xué)共同舉辦的TELEMAC-MASCARET專題培訓(xùn)通知
第二天
TELEMAC-MASCARET 二維水動(dòng)力學(xué)仿真介紹：
? SALOME-HYDRO-數(shù)值模擬前處理與后處理集成平臺(tái)介紹
? 使用SALOME-HYDRO進(jìn)行幾何建立、地理信息插分、計(jì)算邊界條件和計(jì)算操縱文件生成的方法介紹
練習(xí)6-多支流河流的穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)二維水動(dòng)力分析：使用SALOME-HYDRO生成計(jì)算所需的幾何文件等的前處理步驟。
TELEMAC-MASCARET水動(dòng)力學(xué)仿真介紹：
? TELEMAC 2D 水動(dòng)力學(xué)求解器計(jì)算設(shè)置方法詳解
? TELEMAC 2D 潮汐、示蹤物、源項(xiàng)設(shè)置方法詳解
練習(xí)6 (續(xù))-多支流河流的穩(wěn)態(tài)及非穩(wěn)態(tài)二維水動(dòng)力分析：使用SALOME-HYDRO生成計(jì)算所需的邊界條件文件，計(jì)算操縱文件，使用TELEMAC 2D二維水動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算和可視化后處理。
第三天
TELEMAC-MASCARET大范圍風(fēng)成浪生成和傳播模擬：
? 簡(jiǎn)述波浪傳播理論知識(shí)背景，介紹TOMAWAC模塊及使用方法
練習(xí)7-大范圍風(fēng)成浪生成和傳播模擬：學(xué)習(xí)粗細(xì)網(wǎng)格混合使用的計(jì)算設(shè)置方法，通過(guò)SALOME-HYDRO導(dǎo)出邊界場(chǎng)的信息，編寫(xiě)相應(yīng)的TOMAWAC模塊計(jì)算操縱文件并提交計(jì)算，通過(guò)SALOME-HYDRO進(jìn)行可視化后處理。
展開(kāi) 【CAE案例】應(yīng)用水動(dòng)力仿真建立海洋氣象區(qū)域模型
這些模型使用了先進(jìn)的多用途有限元水動(dòng)力模型open TELEMAC，生成網(wǎng)格的空間分辨率可選范圍極大，從整個(gè)海域數(shù)百公里的海岸邊界，到特定位置的水工建筑物，都可以精確描述海洋氣象變化。
02
案例展示
研究區(qū)域
建立了三種不同的海洋區(qū)域模型來(lái)模擬地中海、墨西哥灣和波斯灣的運(yùn)動(dòng)特征。該模型使用open TELEMAC中的兩個(gè)模塊：用來(lái)模擬波浪的TOMAWAC和負(fù)責(zé)二維水動(dòng)力的TELEMAC-2D，它們能夠模擬不同尺度下的各種海洋氣象過(guò)程。
網(wǎng)格
各區(qū)域網(wǎng)格的范圍設(shè)置得非常廣泛，凡可能對(duì)研究區(qū)域產(chǎn)生影響的海域均涵蓋在內(nèi)。本次研究網(wǎng)格密度設(shè)定為5km。建立的三角形網(wǎng)格具有自適應(yīng)的分辨率，會(huì)根據(jù)地形和海岸線的特征而輕微改變密度。
圖1
地中海區(qū)域模型的網(wǎng)格劃分
圖2
墨西哥灣區(qū)域模型的網(wǎng)格劃分
圖3
波
斯灣區(qū)域模型的網(wǎng)格劃分
大氣壓強(qiáng)
首先對(duì)模型所在區(qū)域進(jìn)行了大氣壓強(qiáng)敏感性分析，通過(guò)與歷史數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，確定了各區(qū)域最適合的壓強(qiáng)數(shù)值設(shè)置，從而保證不影響后續(xù)參數(shù)進(jìn)行率定。
邊界數(shù)據(jù)
隨著氣象衛(wèi)星處理圖像效率和計(jì)算能力的不斷提高，全球尺度上海洋建模的精度和空間/時(shí)間分辨率都在不斷提高。有國(guó)際機(jī)構(gòu)和組織開(kāi)發(fā)了多套數(shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)收錄全球或局部區(qū)域范圍內(nèi)的海洋氣象信息，能夠提供不同尺度、不同格式的邊界輸入數(shù)據(jù)。主流的有ERA5, CFSR, COSMO, TPXO。
展開(kāi) 【CAE案例】推移質(zhì)輸移和河道形態(tài)變化模擬
圖5 洪水1發(fā)生期間，3個(gè)河道垂直截面的模擬形態(tài)演變
（a：Bompas，b：Villelongue-de-la-Sal., c：下游河口邊界）
紅線：洪水到來(lái)前，藍(lán)線：洪峰達(dá)到1天后，橙線：洪水消退后
06 結(jié)論
CEFREM的工程師利用水動(dòng)力通用仿真軟件搭建水動(dòng)力-泥沙沉積模型，分析了法國(guó)獅灣Têt河在三次山洪暴發(fā)期間河床推移質(zhì)輸沙量及其對(duì)河流形態(tài)變化的影響。針對(duì)兩次洪水成功校準(zhǔn)了流體動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)第三次洪水進(jìn)行了驗(yàn)證（NSE為0.66）。形態(tài)動(dòng)力學(xué)模型經(jīng)過(guò)對(duì)輸沙公式的敏感性分析，選擇了Meyer-Peter and Müller公式，對(duì)河床推移質(zhì)的輸沙量進(jìn)行了合理的評(píng)估。并在這個(gè)基礎(chǔ)上，研究了山洪對(duì)河道河床形態(tài)的影響。
07 小結(jié)
大多數(shù)泥沙通常是在山洪暴發(fā)期間從小河流流入大海的。據(jù)估計(jì)，小河流占地中海每年懸浮泥沙負(fù)荷的一半以上。因此，研究由于陡峭地形而引起的海洋高輸沙量的山洪事件對(duì)于全球輸沙通量研究具有重要意義。二維水動(dòng)力可以很好地研究暴洪期間泥沙動(dòng)力學(xué)與河流形態(tài)之間的聯(lián)系，從而對(duì)流入海洋的沉積物的運(yùn)輸與堆積進(jìn)行可靠有效的評(píng)估。
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