自动模拟计算多方案城市大型缓流景观水体流态的设计方法

摘要

本发明涉及一种自动模拟计算多方案城市大型缓流景观水体流态的设计方法，首先建立大型缓流水体流态评价指标；然后一次划分网格用于模拟计算多种进水口方案；通过编程、建立工程文件(＊.CAS文件)、录制脚本文件(＊.JOU文件)将各部分模拟计算过程集成，程序自行修改边界条件并计算每种方案，从而实现多方案模拟计算的自动化。应用本发明方法只需进行一次网格划分和边界条件设置，节省了大量时间。特别是当设计的可能的进水口较多，则现有计算方法很难将全部方案进行模拟计算。根据本发明方法筛选的最佳方案与现有计算方法得到的方案比较，水体平均流速明显提高、流速分布更加均匀，滞留区水域明显减少，改善了缓流水体水动力条件，进而改善水体水质。

主权项

1.自动模拟计算多方案城市大型缓流景观水体流态的设计方法，其特征是步骤如下：1）建立大型缓流水体流态评价指标；2）一次划分网格用于模拟计算多种进水口方案，网格划分方法如下：将所有可能的进水口均设置为进口边界，其流速需根据各循环方案中进口状态、面积和循环总流量等因素进行实时设定，对所有进口做加密处理，强化模拟效果；根据进水口的宽窄、现场条件、结合景观设计要求将进水口分为两类：点进水口和面进水口；对于出水口，根据具体情况进行加密；其他的边界，设置为壁面边界；3）通过编程、建立工程文件*.CAS文件、录制脚本文件*.JOU文件将各部分模拟计算过程集成，程序自行修改边界条件并计算每种方案，从而实现多方案模拟计算的自动化；评价指标为：水体流速的加权均值：$\bar{v}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\sqrt{(v_{\mathrm{xi}}^2+v_{\mathrm{yi}}^2)}*V_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_i}---\left(1\right)$方差：${\mathrm{Dv}}^2=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{(\sqrt{(v_{\mathrm{xi}}^2+v_{\mathrm{yi}}^2)}-\bar{v})}^2*V_i}{n*\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_i}---\left(2\right)$低流速水体控制百分数：$\underset{i}{\Sigma }{p}_{\mathrm{ibelow}}\le P_{\mathrm{below}}---\left(3\right)$其中：——水体流速的加权均值；V_i——单元网格的质量，由网格体积代替；v_xi——单元网格中x方向上的流速；v_yi——单元网格中y方向上的流速；i——网格序号，用以遍历所有网格；p_ibelow——根据流速分布函数，在流速小于设定的最小流速的水体中，流速介于第i个区间内的水体体积占总水体体积的百分比；P_below——设定的流速小于最小流速的水体体积占总体积的百分比要求。