Mike 21 软件学习.doc

Mike 21 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80（原32），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80时跟曼宁系数为32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