Mike21软件学习.docx

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Mike21软件学习

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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：

60s

2、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流体速度分布图

图4-19流体流向图

图4-20流场图

图4-21河道中心点（15,330）潮位图

不考虑柯西力存在时，对河段流态产生一定影响，水流流速减小。