自然界中普遍存在著潰壩洪水、滑坡體潰決洪水、冰湖潰決洪水、暴雨山洪等典型的極端水沙災害現(xiàn)象。極端水沙災害事件由于災害形成迅速、預報預測難度大、留下的有效反應時間不足,往往產(chǎn)生較普通水沙災害更為嚴重的后果,給人民生命財產(chǎn)帶來巨大損失,對生態(tài)環(huán)境造成巨大而長期的破壞。對于這些水沙災害致災機理和過程的研究,不僅有助于提高相關問題的認識,還為相應的災害防治和風險管理提供有效指導。在不規(guī)則地形上離散雙曲型系統(tǒng)需要滿足非零通量梯度與源項平衡（well-balanced特性）,否則就會產(chǎn)生數(shù)值振蕩或非物理流速。在動床條件下,泥沙顆粒對流速響應敏感,準確的流速場模擬是泥沙輸移和河床變形估計的前提條件。本文以定床水流的well-balanced模型為基礎,結合最新的非飽和不平衡輸沙模型,開發(fā)了新的二維水沙耦合動力學模型。新模型能夠更加準確地模擬流速場,從而使得泥沙輸移和河床變形的預測更加準確。并且對新模型實現(xiàn)了并行計算,使得計算效率顯著提升。近年來計算機科學和數(shù)值技術不斷發(fā)展,然而將完整水動力學模型應用到大尺度范圍仍受到計算時間的限制。一般而言,為了保證數(shù)值模擬精度和可靠度,需要高精度網(wǎng)格。采用網(wǎng)格優(yōu)化... 

【文章來源】：武漢大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：182 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

數(shù)值模型并行計算流程圖

t=4，時，不同網(wǎng)格計算水面線與解析比較

和展寬的平面形態(tài)來產(chǎn)生二維效應。水槽長21.2 HI,選取底坡為0.6%的工況。擋板位于x=Om (圖2-7)，通過迅速提取擋板來實現(xiàn)大瑣的瞬間全部潰決。水槽的曼寧糙率率定為0.012 s/miz3。模擬時采用下游出口采用自由出流邊界。釆用了三種不同尺寸的定網(wǎng)格和3層自適應網(wǎng)格（表2-2)。對自適應網(wǎng)格而言，調(diào)整系數(shù)CT,=0.8和0*2 =0.2。定網(wǎng)格和自適應網(wǎng)格都采用系數(shù);^=0.2。圖2-8顯示的是4個測點處計算和實測水深過程。在P1，P2和P3三個點處計算水深與實測值符合良好，而在P4點計算值比實測略高。這與Xiaetal.(2011)的結果類似，很可能是由于紊動擴散帶來的不確定性造成的。表2-2中顯示了不同計算網(wǎng)格的相對計算CPU時間。單位CPU時間為15.2 S，即FM3的計算時間。從表中可以看出，盡管二者最細網(wǎng)格相同，最細網(wǎng)格（FM1)的計算時間差不多是自適應網(wǎng)格的計算時間的8倍。表2-3顯示的不同的計算網(wǎng)格結果與實測值間的定量差異。本算例中;^ = /^


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