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1.
为了研究污染物对流扩散方程中不同时空格式的适用性,针对对流扩散方程的一维﹑二维和三维3种情况,分别建立了预报-校正的有限差分数值模型。在时间步进格式上分别采用了Crank-Nicolson格式或混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式,对对流项分别采用2阶精度或4阶精度,对扩散项采用了2阶精度。利用建立的数值模型求解了经典的污染物浓度场对流扩散,通过数值解与解析解的比较讨论了不同时空格式对数值模型计算结果的影响。结果表明:对空间一次导数采用4阶精度可以避免采用2阶精度带来的误差。采用混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式或Crank-Nicolson格式数值计算结果均与解析解吻合程度较好,但对于数组为[40,40,40]的三维对流扩散问题,前者比后者省时20.7%。 相似文献
2.
在三维海洋模式POM基础上建立水质模型,采用中心差分格式、迎风格式以及Smolarkiewicz迎风格式离散物质输运方程.以三维理想水槽中连续源排放的浓度场预测为例,分析3种离散格式求解所得的浓度场.结果表明,3种格式的数值解与解析解的偏差均小于20%.中心差分格式会引起解的震荡,导致物质的反向输移,出现浓度负值.迎风格式能够保证浓度的正值,但该格式带来的数值耗散导致数值解与解析解偏离较大.Smolarkiewicz迎风格式在普通迎风格式基础上引入抗扩散流速,经多次叠代,能有效降低计算中的数值耗散,提高了计算精度. 相似文献
3.
利用迎风加权格式对二维Burgers方程的对流项进行处理,构造求解二维Burgers方程的一类交替分块显隐的有限差分格式,该方法具有并行本性,且绝对稳定.数值实验表明方法还具有较好的精度. 相似文献
4.
基于一维阻尼潮波传播方程解析解,从求解数值格式及Heuristic稳定性分析方面,讨论了数值解的精度、计算耗时和摩阻系数选取等问题。研究结果表明:1)Courant数小于1时,潮波方程显格式解的精度略高于隐格式解,计算耗时少于隐格式解;2)为减少计算耗时,潮波方程的隐格式解允许较大的时间步长,但解的精度有所降低,须通过减小底床摩阻系数以保证计算精度;3)隐格式解摩阻系数的选取与Courant数有关,Courant数越大,摩阻系数的选取值比实际值越小,通过理论分析结合数值试验得到了相应的关系式。这些研究结论对实际海域的潮波传播的数值模拟具有重要的应用价值。 相似文献
5.
研究并行算法解决应用并行计算机完成规模尽可能大的偏微分方程的数值求解问题。利用Hopf-Cole变换,将一维非线性Burgers方程转化为线性扩散方程,基于第二类Saul’yev型非对称格式和Crank-Nicolson格式对扩散方程进行差分离散,建立解Burgers方程的交替分段并行差分格式,并讨论该方法的稳定性,给出了数值算例。此算法把剖分节点分成若干组,在每组上构造能够独立求解的差分方程,因此具有并行本性,适合在高性能多处理器的并行计算机上使用。数值试验的结果表明此方法是有效的,且有较高的精度。 相似文献
6.
海洋流体动力学的一种交替方向隐式二维数值模式 总被引：5，自引：2，他引：5
本文提出一种计算浅海潮汐、风暴潮及其他长周期波动的二维数值模式.动力学方程用建立在交错网格上的二步差分子方程近似,两步均为隐格式,其中一步用于计算水位和x方向速度分量,另一步计算水位和y方向速度分量.两步交替进行以获得每一时间步长的值,该格式具有二阶精度.文章用Von Neumann方法证明了该计算格式的线性差分方程是无条件稳定的.为检验数值模式的可靠性,本文作了一系列数值实验.在有一开边界的长方形平底和斜底水域中以开边界处周期性振动和海面处定常风应力驱动下,数值模拟所得结果与解析解完全一致;在水深不连续,边界封闭的矩形水域中,水位对定常风响应的数值解也与Leendertse模式计算结果完全一致.模式还用于对南海风暴潮进行后报,良好地再现了风暴增水过程. 相似文献
7.
为建立高效的Boussinesq类水波数值模型,提出了一种新型的、基于有限差分和有限体积方法的混合数值格式。针对守恒形式的一维控制方程,在等间距矩形控制体内对其进行积分并离散,采用有限体积方法计算界面数值通量,剩余源项采用有限差分方法计算。其中,采用MUSTA格式并结合高精度状态插值方法计算控制体界面数值通量。时间积分则采用具有TVD性质的三阶龙格-库塔多步积分法进行。除验证模型外,重点对MUSTA格式和广泛使用的HLL格式进行了比较。结果表明,MUSTA格式可用于Boussinesq类水波方程数值求解,综合考虑数值精度、计算效率、程序编制和实际应用这几个方面,其较HLL格式更具有优势。 相似文献
8.
用数值模式对河口海岸地区的物质输运进行计算时，平流项的数值格式必须要能对物质浓度锋面进行正确处理，以避免产生过多的数值耗散或频散。本文中设计了一种在网格内设置一些质点并对质点进行跟踪的格式计算平流项。结果表明，质点跟踪格式在一维情形下无频散和几乎没有耗散，在二维情形下无频散和在水深变化剧烈的地方基本避免了垂向数值耗散。与其他数值格式的耗散性和频散性相比，本文中设计的数值格式明显地提高了物质输运方程中平流项的计算精度，在河口海洋物质输运的计算中具有较大的应用价值。 相似文献
9.
为完全拟合河口近海复杂岸线和工程结构以及有效局部加密,设计并建立了一个无结构三角形网格二维河口海岸水动力数值模式。空间离散主要基于有限体积法以保证守恒性,时间积分采用预估修正法以提高精度。水位在三角形网格中心通过连续方程求解;水平x方向和y方向的流速U和V均在网格边中点上通过动量方程求解。流速平流项的求解中采用了TVD格式。TVD流速平流通量为一个一阶迎风格式通量和一个二阶格式通量的组合,一阶格式通量和二阶格式通量根据流速的局部分布情况得出配比,最终组合得到TVD通量。TVD格式具有低耗散和无频散的优点,提高了模式的稳定性。应用实测资料验证建立的模式,结果显示水位、流速和流向的计算值与实测值均符合良好。 相似文献
10.
一种基于Roe格式的有限体积法在二维溃坝问题中的应用 总被引：3，自引：0，他引：3
溃坝属于典型的非恒定含间断的浅水问题。应用有限体积法离散二维浅水控制方程的守恒型方程组,将基于近似黎曼解的Roe格式用于数值计算溃坝问题,并利用MUSCL方法构造二阶空间积分格式和预测-校正二步法构造二阶时间格式,从而使数值解的整体达到二阶,提高了精度。文中算法在一维溃坝的Stoker问题的数值结果与解析解进行对比,结果证明了此方法的可行性。应用此方法在二维溃坝问题上的结果,说明了此算法可有效模拟溃坝水流的演进过程。 相似文献