Delft 3D水流计算笔记--入门

1、藕客出品 必属精品Delft 3D 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 (land boundary)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。l mn 2x1 y1x2 y2xn ynl代表line，m表示当前是第几条线，n表示这条线有多少个点，x y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，Fil

2、eOpen Land Boundary（图11）1.2 Splines分割模型即绘制spline样条曲线。打开GRID模块的RGFGRID，FileOpen Land Boundary（图11），找到*.ldb文件打开（图12）。除第一个为打印命令外，其他都是视图范围调整按钮。图11图12导入ldb文件图13 Spline样条曲线（绿色）在land boundary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

3、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13。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land boundary之外，这样在生成网格时，避免了此处网格过密。Splines画好后，FileSave Splines，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，SettingsChange Parameters，设置自动生成网格的参数。图14。M-Refinement Factor为M方向Splines之间生成网格数量，同理，N-Refinement Fac

4、tor为N方向Splines之间生成网格数量。生成网格后，ViewGrid Propertiesorthogonality查看网格正交性。按钮：增加、删除、移动单个网格点。图14打开GRID模块的RGFGRID，OperationsOrthogonalise Grid，调整整个网格的正交化。EditBlock Orthogonalise，局部调整正交化。点击FileSave Grid，将网格保存为*.grd文件。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

5、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，FileOpen land boundary/Open Grid/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Add Samples。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），OperationsTriangular Interpolation，进行三角差值，Opera

6、tionsInternal Diffusion，进行内部边界扩散，OperationsSmoothing，进行平滑，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ViewSample PointsNo Sample Points，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，AddSubDelCombine Depth and Uniform ValueFill Missing Depths With Uniform Value。局部地形调整见尾

7、注 局部调整地形、糙率等。Polygon方法一：打开GRID模块的QUICKIN，FileOpen Grid/Depth，打开要调整的地形、糙率文件（都是*.dep文件类型）。用Polygon圈出需要改动的范围。（保存Polygon方便之后多次操作避免重复工作。）AddSubDelCombine Depth and Uniform ValueAdd Uniform Value to Depth（给每个水深点加上同一值）、Multiply Depth with Uniform Value（给每个水深点加倍）。方法二：打开GRID模块的QUICKIN，FileOpen Grid/ depth，用P

8、olygon圈出需要改动的范围。（保存Polygon方便之后多次操作避免重复工作。）AddSubDelCopy Depth to Samples，然后FileSave Samples。在excel中打开Sample文件（.xyz），根据水深z判断地形文件中坐标点位置（河床或岸滩），在excel中排序分别赋值，赋值多分级，另存为*.xyz文件。以上两种方法都是利用Polygon，圈出所需要调整的区域，再加以调整。方法三：在图上直接调整。打开GRID模块的QUICKIN，FileOpen Grid/ depth，EditDepth Points（改变单点数据）、Depth Points Linea

9、r（线性差值两点间数据）、Depth Points Isoline（给一条直线上赋统一值，即第一点的值）。差值地形后，FileSave Depth，保存为*.dep文件。第3章 水流泥沙计算文件打开FLOW模块的Flow input。3.1 Description:简要描述该计算模型，便于自己查看。3.2 Domain:定义域，即打开网格文件与地形文件，添加干点和薄坝。3.2.1 Grid parameters 打开网格文件点击Open grid，找到制作好的网格文件*.grd点击Open grid enclosure，打开自动生成的跟网格文件配对的*.enc文件。Latitude：填写工程区

10、的纬度。Orientation：Number of layers:分层，用于三维水流计算。二维即为1。3.2.2 Bathymetry:地形文件有两种方式：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。3.2.3 Dry points: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ViewVisualisation Area，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 在Visualisation

11、Area中，可以添加、删除、修改、查看Dry Points, Thin Dams, Observation Points, Discharges, Cross Sections即干点、薄坝、观测点、流量、观测断面等。在Edit下选择要编辑的项目（Dry Points, Thin Dams, Observation Points, Discharges, Cross Sections），在Edit Mode下选择编辑模式（添加、删除、修改、查看），干点、观测点等在相应位置点击添加，薄坝、观测断面等需拖动添加。用Zoom命令选择视图，用Fonts命令改变字体，用Colors命令改变颜色。在Visu

12、alisation Area中，利用*.ldb文件确定添加项目的位置，点击工具栏FileOpenLand boundary file,选择制作好的*.ldb文件。（ldb文件的制作、格式见1.1节）。3.2.4 Thin dams 添加薄坝具体操作跟添加干点类似，参见尾注i。3.3 Time frame 时间范围确定模型计算起止时间、步长。Reference date：模型计算模拟的大约时间点。Simulation start time：模型计算开始时间点。Simulation start time：模型计算结束时间点。Time step：时间步长。3.4 Processes 过程量Const

13、ituents：成分即参与计算的计算量，包括Salinity、Temperature、Pollutants and tracers、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、Secondary flow、Wave即风、二次流、波浪。Man-made：Dredging and dumping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。3.5 Initial conditions 初始条件初始条件可以赋统一值（Uniform values），也可以通过Initial conditions file、

14、Restart file、Map file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。3.6 Boundaries 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。3.6.1 Flow conditions 水流条件：Type of open boundary(quantity)即开边界的类型，包括Total discharge、Water level即总流量、水位等。Reflection parameter alpha:Forcing type：3.6.2 Transport conditions 输移条件泥沙、温度、污染物等。3.

15、7 Physical parameters 物理参数3.7.1 Constants 常数包括Gravity、Water density、Air density、Wind drag coefficients即重力加速度、水密度、空气密度、风阻系数等。3.7.2 Roughness 糙率1、Bottom roughness 底部即河床糙率Roughness formula 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 糙率文件、涡粘系数文件的制作（1） 制作*.xyz文件即sampl

16、e文件。打开GRID模块的QUICKIN，FileOpen Grid/ depth，AddSubDelCopy Depth to Samples，然后FileSave Samples。在excel中打开Sample文件（.xyz），根据水深z判断地形文件中坐标点位置（河床或岸滩），在excel中排序分别赋值，赋值多分级，另存为*.xyz文件。糙率系数八卦洲河段给0.0180.03，涡粘系数给糙率*500，涡粘系数对水位的影响很大，水位如果高了，将涡粘系数调小。（2）与地形差值一样，在Grid模块QUICKIN下，FileOpen Grid/Samples，分别打开网格文件、地形文件，添加第二个

17、地形文件时选择Add Samples。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），每次圈地，重合范围要大一些，OperationsTriangular Interpolation，进行三角差值，OperationsInternal Diffusion，进行内部边界扩散，OperationsSmoothing，进行平滑。（因为糙率赋值大多相同，所以可以整个网格差值，不会影响差值准确性，效率也不一定低）（3）FileSave Depth，保存为*.dep文件，（复制一份*.dep文件，方便以后再次改动）。手动将后缀名.dep改为.rgh（糙率文件

18、）或.edy（涡粘系数）。注意，糙率文件要手动复制粘贴一遍，因为糙率有u、v方向。涡粘系数文件最后的-9999替换为100。糙率文件、涡粘系数文件也可以通过类似给没有地形点的网格赋值的方法制作。在QUICKIN中，打开网格文件，用*.ldb文件标记出河床与岸滩的轮廓，用Polygon圈出相应的网格区域，AddSubDelCombine Depth and Uniform ValueFill Missing Depths With Uniform Value。Stress formulation due to wave forces 波浪力计算公式2、Wall roughness 边壁糙率Sli

19、p condition 滑动条件：Free、Partial、No3.7.3 Viscosity 涡粘系数Background horizontal viscosity/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ii。Model for 2D turbulence 2D湍流模型3.7.4 Heat flux model热交换模型3.7.5 Sediment 泥沙3.7.6 Morphology3.7.7 Wind 风3.8 Numerical parameters 数值参数Drying and flooding check at

20、干点与淹没检测:Grid cell centres and faces 网格中心与边界、Grid cell faces only网格边界Depth specified at水深点赋值：Grid cell centres 网格中心、Grid cell faces 网格顶点。Depth at grid cell centres网格中心的水深值：Max、Mean、Min。Depth at grid cell faces 网格边界的水深值：MorThreshold depth:Marginal depth:Smoothing time:Advection scheme for momentum:Adv

21、ection scheme for transport:3.9 Operations 操作3.9.1 Discharges3.9.2 Dredging and dumping3.10 Monitoring 监测3.10.1 Observations 观测点3.10.2 Drogues 浮锚3.10.3 Cross-sections 断面以上三类监测点的编辑参见尾注i。3.11 Additional parameters 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/V M

22、N M N 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。3.12 Output 输出3.12.1 Storage 存储3.12.2 Print 打印3.12.3 Details 细节设定好以上这些，FileSave MDF，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Select file。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DELFT3D Hydronamic history file，在Files下选择结果文件trih-*.dat，单击OK。回到Add da