有关Mike21模拟计算文章

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1、丹麦MIKE21模型在桥渡壅水计算中的应用研究袁雄燕徐德龙（长江水利委员会水文局，湖北武汉，430010）摘要：丹麦DHI公司开发的MIKE21数学模型属于平面二维表面流数学模型，可广泛地应用于潮汐、水流，风暴潮等二维水力学现象的研究；本文将MIKE21应用于阿深北高速公路兴建巴河大桥前后水位、流场变化情况的二维数值模拟中，以确定MIKE21模型在桥渡壅水计算中的适用性；经检验，计算成果令人满意，其精度可以满足预测要求。关键词：MIKE21；平面二维；数学模型；桥渡壅水；巴河中图分类号：TV147文献标识码：A平面二维数学模型以垂线平均的水流因素作为研究对象

2、，模拟计算河段平面流场及河床细部的变化情况，在短河段短时期的河床细部数值模拟计算中应用广泛，如桥渡壅水问题的研究。20世纪90年代以来，国际上出现了不少成熟的平面二维商业水力学模型，丹麦水力研究所开发的平面二维数学模型MIKE21，是其中应用较为广泛的一款商业模型，曾经在丹麦、埃及、澳洲、泰国及中国香港、台湾等国家和地区得到成功的应用。目前该软件在国内的应用发展很快，并在一些大型工程中广泛应用：长江口综合治理工程；杭州湾数值模拟；南水北调工程、重庆市城市排污评价、上海太湖富营养模型；香港新机场工程建设；台湾桃园工[1]业港兴建工程等。[2][3]1MIKE2

3、1模型简介丹麦水力研究所（DanishHydraulicInstitute，简称DHI公司）是丹麦一所私营研究和技术咨询机构，成立于1964年，MIKE21是该公司开发的系列水动力学软件（DHISoftware）之一，属于平面二维自由表面流模型。丹麦水力研究所不断采用MIKE21作为研究手段，在应用中发展和改进该软件，MIKE21在20多年持续发展和世界范围内大量工程应用经验的基础上发展起来，在平面二维自由表面流数值模拟方面具有强大的功能：（1）用户界面友好，属于集成的Windows图形界面。（2）具有强大的前、后处理功能。在前处理方面，能根据地形资料进行计

4、算网格的划分；在后处理方面具有强大的分析功能，如流场动态演示及动画制作、计算断面流量、实测与计算过程的验证、不同方案的比较等；（2）可以进行热启动，当用户因各种原因需暂时中断MIKE21模型时，只要在上次计算时设置了热启动文件，再次开始计算时将热启动文件调入便可继续计算，极大地方便了计算时间有限制的用户；（3）能进行干、湿节点和干、湿单元的设置，能较方便地进行滩地水流的模拟；（4）具有功能强大的卡片设置功能，可以进行多种控制性结构的设置，如桥墩、堰、闸、涵洞等；（5）可以定义多种类型的水边界条件，如流量、水位或流速等；（6）可广泛地应用于二维水力学现象的研究

5、，潮汐、水流，风暴潮，传热、盐流，水质，波浪紊动，湖震，防浪堤布置，船运，泥沙侵蚀、输移和沉积等，被推荐为河流、湖泊、河口和海岸水流的二维仿真模拟工具。作者简介：袁雄燕，女，长江水利委员会水文局，助理工程师。-1-该模型也存在一定的局限性：（1）MIKE21矩形网格计算模块采用矩形网格有限差分法，在海岸或防波堤等不规则边界時，边界常被处理成齿状，计算出的结果不尽理想。但MIKE21的其他模块（如曲线网格MIKE21C模块基于贴体坐标系的有限差分法）可以解决该问题，或者可以通过细化矩形网格来改善该问题。（2）MIKE21矩形网格计算模块难以进行小尺寸局部水工建

6、筑物的绕流模拟。（3）MIKE21模式是在许多水力条件假设的情况下进行的，如垂向的水流加速度忽略不计，属大范围平面二维数学模型，不适用于近区三维问题或急流等流动。MIKE21用户界面如图1所示，其计算参数包括两类，一类是数值参数，主要是方程组迭代求解时的有关参数，如迭代次数及迭代计算精度；第二类是物理参数，主要有床面阻力系数，动边界计算参数以及涡动粘性系数等。[4]2基本方程及离散格式2.1基本方程水流连续方程∂z∂M∂N++=0（1）∂t∂x∂y水流运动方程2222∂u∂u∂u∂zuu+v∂u∂u+u+v+g+g=ν(+)（2）2t22∂t∂x∂y∂xch

7、∂x∂y2222∂v∂v∂v∂zvu+v∂v∂v+u+v+g+g=ν(+)（3）2t22∂t∂x∂y∂ych∂x∂y式中：x，y、t分别为空间、时间坐标；Z为水位（m）；h为水深（m）；u、v分别为垂线2平均流速在x,y方向的分量（m/s）；M、N分别为单宽流量在x,y方向的分量（m/s），M=hu,11N=hv；n为曼宁糙率系数；C为谢才系数，C=h6；ν为紊动粘性系数；g为重力加速度。nt2.2数值解法模型采用的数值方法是矩形交错网格上的ADI法，具体离散用半隐式，求解用追赶法，交错网格上各物理量的布置如下图2所示，其中z、h、u、v分别处于不同的网格点

8、上。图1MIKE21计算界面图2交错网格示意图3有关