MIKE 21 二維水模擬軟件

MIKE 21是迄今擁有最多功能的二維水域物理、化學或生物學過程的模擬工具。

MIKE 21是一個專業的工程軟件包，用于模擬河流、湖泊、河口、海灣、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及環境問題。MIKE 21為工程應用、海岸管理及規劃提供完備、有效的設計環境。高級圖形用戶界面與高效計算引擎的結合使得MIKE 21在世界范圍內成為專業河口海岸工程技術人員不可缺少的工具。ECO Lab環境模塊的加入使得MIKE 21升級為一個更加有效的環境模擬及評價軟件。全球眾多的工程技術人員及科學工作者都將MIKE 21作為他們的主要模擬工具。

應用領域為評估河口海岸結構物提供設計參數

優化港口布局和海岸保護措施

冷卻水、海水淡化及再循環分析

河口海岸及海洋結構物的環境影響評價

海上安全操作和航海海情預報

沿海洪水和風暴潮預警

內陸洪水及坡面流模擬

主要模塊

PP – 前后處理模塊：提供了一個集成工作環境，能方便快捷地進行前期輸入處理及后期模擬結果的分析和展示。

HD – 二維水動力模塊：該模塊用于模擬由各種作用力產生的水位及水流變化, 包括了廣泛的水力現象，可用于任何可忽略分層的二維自由表面流的模擬。

AD – 二維對流擴散模塊：該模塊模擬溶解或懸浮物質的傳輸、擴散和降解。特別用于冷卻水和排污口研究。

ST – 二維沙傳輸模塊：一個先進的非粘性沙模型，包括多種輸沙率公式選擇，用于模擬水流、潮流、波浪引起的沙傳輸過程。

MT – 二維泥傳輸模塊：一個結合了多粒徑級和多層底床的模型，可描述泥(粘性沙)或沙泥混合質的沖刷、傳輸和淤積過程。

PT – 二維粒子追蹤模塊：模擬溶解或懸浮物質的傳輸路徑及歸宿，用于風險分析、意外溢漏及疏浚工作的監控。

OS – 二維溢油分析模塊：模擬懸浮于水表面物質的擴散和衰減，用于預報溢油及意外溢油預案分析。

SW – 二維波譜模塊：第三代波譜模型，用于模擬波浪的生成、成長、傳播和變形以及近岸沿海地區的破碎。

PMS – 二維拋物線型緩坡方程波浪模塊：一個折射——繞射波浪模型，用于研究開放海岸區域的波擾動，也用于(有一些限制條件)海岸結構物附近的波浪場計算。

EMS – 二維橢圓型緩坡方程波浪模塊：用于研究沿海地區的波浪動力條件，比如由線性和單頻波作用力所引起的港口共振響應。

BW – 二維Boussinesq 方程波浪模塊：用于研究和分析港口及沿海地區的波浪擾動，包括對碎波及波浪爬升的模擬。

WS WAT – 波浪分析工具：包含線性譜分析、數字濾波分析、多向波分析和交叉分析等多個波浪分析工具，是MIKE 21 BW的后處理工具。

SM - 海岸線地貌演變模塊：將受限制的地貌演變模塊和二維波浪、水流、泥沙模塊結合在一起，可以模擬長期的二維海岸線地貌演變。

MA - 系泊分析模塊：先進的動態系泊船舶響應模型，可高效地模擬系泊物體在風、浪、流作用下六個自由度的運動，并可計算系纜和護舷的受力，以及外部作用力和力矩。

模擬引擎

單一矩形網格：一種將研究區域劃分成同一大小的矩形的傳統結構化網格形式。網格大小(分辨率)由模擬區域的大小及其具體應用決定，網格越小計算精度越高，但耗時越長。

嵌套矩形網格：可進行局部加密的矩形網格形式。在同一模型中可以有多種網格大小，對需要重點研究的區域可進行加密，以提高計算精度。

非結構網格：三角形、四邊形或者三角形與四邊形相結合的網格形式。此種網格可以非常精確地對復雜地形和曲折岸線邊界進行模擬，規避了矩形網格在地形模擬上的局限性。同時，此種網格可以進行局部加密，既保證了結果足夠精確，又可以縮短計算時間，對整個計算方案進行合理優化。

產品特點

非結構網格：具有局部加密的功能，能夠很好地擬合復雜岸線或結構物(如橋梁、碼頭等)。

并行計算：多核CPU并行計算功能，提升計算速度，其中HPC可支持Linux系統。

高速運算：2014 版本中通過GPU運算能力進行MPI并行化運算，計算速度提升非常明顯。

有限體積法：能夠保證計算域內水量和動量守恒。

自帶全球潮汐模型：可以預報模型開邊界水位。

功能強大的后處理工具，可模擬多種水工建筑物。

MIKE 21 GPU

2014 版本中加入了圖形處理單元(GPU)計算功能。GPU在MIKE 21 HD FM模塊中的應用，使得模擬速度顯著提升。相較于之前版本，水動力學模擬速度最高可以提升100 倍。

在2014 版中，僅只有MIKE 21 HD FM模塊能夠利用這項功能，但與HD FM耦合計算的其他模塊( 例如HD FM +AD FM) 都可以利用該功能。其他的模塊則在共享的內存中進行多線程并行運算。

總結

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