8、数值模拟与计算方法在多领域的应用探索

数值模拟与计算方法在多领域的应用探索

在科学研究和工程应用中，数值模拟技术发挥着至关重要的作用。本文将介绍在水动力、燃烧以及反应 - 扩散过程等领域的数值模拟方法及其应用。

水动力数值模拟

在水动力模拟方面，研究人员使用三维有限元求解器来模拟分层水体在环境强迫下的时间行为。该求解器基于静水压力假设，求解不可压缩流的浅水方程（SWE）。

• 边界控制与模型验证
  • 水的开放边界由位于 NV、NT、ST 1、ST 2、SP1、SP2、SP3 处的潮汐水位控制。
  • 通过对比不同潮汐站在洪水期间计算得到的和观测到的潮汐高程，以及河流上游潮汐站不同垂直层位置（自由表面、0.8H、0.6H、0.4H 和 0.2H）计算得到的和观测到的流速大小，发现模型预测结果与实际观测结果吻合良好，验证了模型的准确性。
• 模拟周期与河口特性
  • 选择 1999 年 5 月至 2000 年 4 月的湿春季水流进行为期一年的模拟。
  • 研究发现珠江口（PRE）是一个稳定且分层明显的河口，这与实地观测结果相符。

以下是水动力模拟的关键步骤流程图：

graph TD;
    A[设定开放边界潮汐水位] --> B[进行水动力计算];
    B --> C[对比计算与观测的潮汐高程和流速];
    C --> D