數(shù)值波浪水槽（水池）的前后處理研究.pdf

1、在海岸、海洋工程中,數(shù)值模擬已成為研究水波的重要途徑.因而對(duì)數(shù)據(jù)的獲取、地形的生成等前處理工作和波浪可視化、數(shù)據(jù)的提取等后處理工作也成為重要的研究領(lǐng)域.本文針對(duì)基于Boussinesq方程的數(shù)值波浪水池和基于雷諾方程的數(shù)值波浪水槽研究了相關(guān)的前處理和后處理,并集成了相應(yīng)的軟件. 網(wǎng)格數(shù)字地形的生成是波浪、潮流計(jì)算中不可缺少的輸入信息,它的主要工作是插值每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的地形高程.本文通過對(duì)多種插值方法的比較,采用按位取點(diǎn)法,選用改進(jìn)

2、的加權(quán)平均法,得到了基本網(wǎng)格地形. 本文采用矢量相乘法區(qū)分水陸邊界,通過網(wǎng)格細(xì)分插值實(shí)現(xiàn)了地形的旋轉(zhuǎn)和加密,并實(shí)現(xiàn)了添加航道、堤壩和港池等港工結(jié)構(gòu)物的功能. 科學(xué)計(jì)算可視化是分析數(shù)值模擬結(jié)果的有效途徑.本文研究了計(jì)算網(wǎng)格地形、波高等值線、速度場(chǎng)和波面的可視化. 網(wǎng)格圖是通過網(wǎng)格點(diǎn)的不同顏色表示不同高程的圖形.對(duì)于網(wǎng)格點(diǎn)稠密的圖形,用網(wǎng)格圖可以表達(dá)出圖形的全部特征.波浪計(jì)算的地形多為大面積地形,空間步長(zhǎng)遠(yuǎn)小于計(jì)算面

3、積,屬于稠密網(wǎng)格,因此采用顏色區(qū)分的網(wǎng)格圖來繪制圖形較簡(jiǎn)單方便. 等值線圖是觀察計(jì)算結(jié)果的常用方法,繪制等值線采用二值等值線法,同時(shí)用不同色的畫筆追蹤不同的等值線.波浪計(jì)算中采用的有限差分法一般采用矩形網(wǎng)格,因此計(jì)算中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為二元矩形網(wǎng)格數(shù)據(jù).一方面由于三角形是所有圖形中構(gòu)造最簡(jiǎn)單的,另一方面為了避免矩形網(wǎng)格繪制等值線時(shí)產(chǎn)生二義性,故將矩形網(wǎng)格中每一個(gè)單元?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)三角形,在這些三角形上插值等值線. 矢量圖是觀察速度