本文目錄

• 前言
• Step 1 導出mesh文件
• Step 2 設(shè)置模型參數(shù)
• Step 3 邊界條件的獲取與處理
• Step 4 擬合對比

前言

前文已經(jīng)講了如何制作網(wǎng)格文件（.mdf文件），這一博文就講如何建立水動力模型。

Step 1 導出mesh文件

前文制作好的mdf網(wǎng)格文件不可以直接拿來用的，需要先導出成mesh文件，步驟如下三圖：

于是，就可以看到你設(shè)定的文件夾里出現(xiàn)了一個 .mesh 的文件，這個就可以用作建立模型了。

Step 2 設(shè)置模型參數(shù)

首先，選擇【MIKE 21】→【Flow Model FM（.m21fm）】，然后就打開了設(shè)置參數(shù)的界面，如下兩圖：


接下來，設(shè)置一下參數(shù)。

【Domain】，加載mesh文件，其他參數(shù)均保持默認。

【Time】，這個需要自己設(shè)置，如下圖：

模擬結(jié)束時間 － 模擬開始時間 = 時間步長 × 時間步數(shù)

對于時間步長如何確定，也并沒有特定的要求，我一般是根據(jù)情況取 60(1分鐘) 或 120(2分鐘) 或 180(3分鐘) 或 240(4分鐘)。

關(guān)于時間步長和時間步數(shù)，我自己做了一個 Excel 小工具，很方便計算，上傳到我的CSDN資源庫里了，有需要的讀者可以到資源欄目中自行下載（不需要積分），叫做：【MIKE小工具】-計算時間步數(shù)-晏長街。

【Module Selection】，模塊選擇，其中水動力模塊（Hydrodynamic）是必選的。我們這里也只選擇水動力模塊。

接下來的設(shè)置就都是水動力模塊的參數(shù)了。

【Solution Technique】，算法。

Shallow water equations，淺水方程，Time和Space均選擇低階運算方法（Low order，fast algorithm）就行，其余均保持默認。

Transport equations，傳輸方程，均保持默認。

【Depth】，一般不需要水深校正，No depth correction，保持默認。

【Flood and Dry】，干濕邊界，一般取默認值。干水深 0.005m，淹沒水深 0.05m，濕水深 0.1m。

【Density】，密度，一般保持默認選擇正壓模型，Barotropic。

如果選擇正壓模型，溫度和鹽度會被定義為常數(shù)，在整個模型中保持不變。

事實上，如果水體充分混合，溫鹽密度在垂直方向都是定值；并且在大多數(shù)情況 下，密度梯度對二維淺水方程的影響是很小的，幾乎可以忽略不計。

【Eddy Viscosity】，渦粘系數(shù)，默認采用Smagorinsky formulation，均采用默認即可。

【Bed Resistance】，底床糙率選用曼寧系數(shù)（Manning number），常數(shù)值需要自己設(shè)置，一般是根據(jù)擬合結(jié)果來多次回代確定。

一般我們根據(jù)擬合結(jié)果回調(diào)的值也就是底床糙率這個參數(shù)了。

【Coriolis Forcing】，科氏力，一般默認選擇Varying in domain。

【W(wǎng)ind Forcing】，如果有風力數(shù)據(jù)，可以勾選這一項。隨時間、空間變化的情況，對應(yīng)dfs2文件。隨時間變化、空間定值的情況，對應(yīng)dfs0文件。其他均保持默認。

【Ice Coverage】，冰蓋，一般不考慮。

【Tidal Potential】，引潮勢，這是一個很弱的作用力，通常會在深且封閉的水體中作用明顯，一般不考慮。

【Precipitation - Evaporation】，降水-蒸發(fā)，一般不需考慮。

【W(wǎng)ave Radiation】，波浪輻射應(yīng)力，一般不需考慮。

【Sources】，源，一般不需考慮。

【Structures】，水工結(jié)構(gòu)物，一般不需考慮。

【Initial Conditions】，初始條件，這個涉及到一個問題就是“冷啟動”還是“熱啟動”。關(guān)于兩者概念及具體操作今后會專門再講的。一般第一次跑模型都會選擇冷啟動方式，選擇Constant 常數(shù)，Surface elevation 初始水位默認保持0就行。其他默認即可。

【Boundary Conditions】，邊界條件。

對于 Land boundary 陸地邊界，選擇 Land（zero normal velocity）即可。

對于開邊界，選擇 Specified level 水位設(shè)定，邊界格式選擇 Varying in time and along boundary 隨時間且沿邊界變化，然后導入潮汐邊界條件dfs1文件。關(guān)于這個潮汐邊界條件dfs1文件如何獲取，請讀者耐心往后看，在本博文Step3里面會講到的。其他均按默認即可。

如下圖所示：

【Decoupling】，解耦，一般不需要考慮。

【Outputs】，輸出。

首先 New output，新建一個輸出項目，如下圖，可以自己命名。

然后，Output specification，對這個輸出項目進行設(shè)置，一般如下圖設(shè)置就行。

再然后，Output items，選擇自己需要的模塊，一般研究水動力的話就勾選Surface elevation，U velocity，V velocity。其他根據(jù)自己情況添加。

至此，參數(shù)就設(shè)置完成了。

接下來，就點擊【Run】→【Start Simulation】，模型就開始運行了。運行完成后，點擊【View】就可以查看模型計算結(jié)果。如下圖：

Step 3 邊界條件的獲取與處理

我們剛剛講了，邊界條件 Boundary Conditions，對于開邊界，需要導入 dfs1 文件。那么，這個dfs1文件是怎樣獲取的呢？

MIKE自帶了一個潮汐預(yù)測的工具，可以根據(jù)這個工具來生成開邊界水位數(shù)據(jù)。

具體操作如下圖：

然后，就會發(fā)現(xiàn)，你選擇的目錄里生成了一個dfs1的文件，那個就是開邊界的水位條件。

但這個dfs1文件還不能直接用在模型參數(shù)輸入里面，必須修改一下。因為這個軟件生成潮位邊界的時間是格林尼治時間，而我們中國的海域的驗測的水文數(shù)據(jù)用的是北京時間，北京時間比格林尼治時間滯后8個小時。

因此，我們要做的就是將開邊界水位條件dfs1文件中的全部數(shù)據(jù)整體滯后8個小時。具體操作如下：

先復(fù)制一份水位條件，然后把兩個dfs1文件同時打開，如下兩圖：

然后對dfs1源文件，選中全部數(shù)據(jù)，將其刪除，操作如下兩圖：

再然后對dfs1副本文件，選中全部數(shù)據(jù)，ctrl + C 復(fù)制，如下圖。

再轉(zhuǎn)到剛剛數(shù)據(jù)全部被刪掉了的源文件中，找到滯后8小時后的時間行，選中這一行，然后ctrl + V 粘貼，如下兩圖。

這樣，這個邊界條件文件dfs1就可以用在參數(shù)輸入里面了。那個副本已經(jīng)沒用了，刪掉就行了。

Step 4 擬合對比

擬合對比就是將你的模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行對比，一般實測數(shù)據(jù)就是潮位站的水位數(shù)據(jù)，和潮流站的u速度分量、v速度分量數(shù)據(jù)(或流速流向數(shù)據(jù))。

如果擬合的結(jié)果較好，則代表模型可以很好的模擬現(xiàn)實海灣；如果模擬結(jié)果較差，則代表模型不能代表海灣情況，必須重新調(diào)整，調(diào)整邊界或者參數(shù)，一般如果你覺得邊界基本沒啥問題的話，那就調(diào)整參數(shù)就行，基本就是底床糙率那個參數(shù)了。

至此，水動力模型就初步建立起來啦！

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以上就是全部內(nèi)容啦~

希望可以得到你的贊，非常感謝！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的MIKE水动力笔记5_建立水动力模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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