[发明专利]一种河流二维水质数值模拟模型计算网格优化绘制方法

说明书

本发明公开了一种河流二维水质数值模型计算网格局部优化加密绘制方法。通过网格局部优化加密绘制方法，实现对二维规则精细网格特殊计算位置按任意比例进行局部优化加密，满足实际数值模拟计算过程中，对不同计算位置、不同计算任务需要不同精细程度的网格的需要，提高计算的效率和减少硬件开销。本发明基于已有的水质模型数值模拟网格绘制方法和工具，实现了简单高效的二维水质模型计算网格优化绘制，为基于规则网格的数值计算提供数据支撑。

技术领域

本发明属于流体力学和环境数值模拟领域，涉及一种河流二维水质数值模型计算网格优化绘制方法，它的算法原理适应于构建疏密程度不一的数值模拟模型计算网格体系，以支撑流域河流水质数值模拟计算。

背景技术

网格是将整体单元离散化，进行有限元数值模拟计算的前提。随着以有限元数值模拟计算为基础的流体力学计算与二三维水动力水质数学模型的不断发展，以及环境管理对水质数值模拟计算精度要求的不断提高，如何绘制高精度的二维规则网格，并基于这套网格，满足实际计算过程中，对不同计算位置、不同计算任务需要不同精细程度的网格的需要，提高计算的效率和减少硬件开销等的需求，是当前环境管理与数值模拟分析所面临的重要问题，也是提高模拟效率与精度的重要技术问题。

在数值离散计算中，通过将计算区域划分为较小的、不重叠的计算单元，进行有限元数值模拟计算。目前生成有限元结构化网格的方法和技术已经非常成熟，出现了一系列的商业级的软件如Delft3D，EFDC，Seagrid，CAD等。这些软件不仅能进行正交网格的绘制，还具有网格平滑、正交、删减等可以用来对网格的质量进行检验或编辑的功能。目前已有的网格绘制工具，例如Delft3D，在生成适应于离散数值计算的规则网格时，采用二维平面直角坐标系，以正东方向为X轴(i方向)、以正北方向为Y轴(j方向)，对所绘制的网格按照i，j进行连续编号。这种方法通过i，j的大小，能方便的获知每个网格的上下左右的空间相邻关系，从而进行离散化空间求解。

在实际企业污水处理厂的入河排污口布设工程项目中，为定量化地评估入河排污口所排放污水对受纳水域水环境的影响以及满足水环境功能区管理与保护的要求，在排污口建设项目实际动工之前，需要借助水质数学模型对入河污染物的水环境影响进行模拟预测。其中二维规则网格是进行数值模拟计算的前提，在数值模拟计算中，网格单元的大小和数量决定了计算的精度和速度，网格越少，模拟计算速度越快。但排污口设置对水质影响的数值模拟中，计算目的是为了精确预测排污口污水排放时河道水质的变化趋势，对模拟精度要求很高，此时，可以采取加密网格的办法，增加网格总数，进而提高计算精度。但网格总数过大，又会降低计算速度，加大硬件损耗。根据实际工程经验，排污口污水排放时，通常会在排污口位置所在的河道一侧形成污染带。基于此，本发明公开了一种河流二维水质数值模型计算网格优化绘制方法。本发明基于已有的水质模型数值模拟网格绘制方法和工具，通过网格绘制局部优化技术，实现将规则精细网格对不同计算位置按任意比例进行局部优化加密，解决实际计算过程中，对不同计算位置、不同计算任务需要不同精细程度的网格的需要，提高计算的效率和减少硬件开销，实现了简单高效的二维水质模型计算网格优化绘制，为基于规则网格的数值计算提供数据支撑。

发明内容

针对不同计算位置、不同计算任务需要不同精细程度的网格的需要，以及提高数值模拟计算的效率和减少硬件开销的问题，本发明提出了一种河流二维水质数值模型计算网格优化绘制方法。本发明基于现有成熟的水质模型数值模拟二维规则网格绘制方法和工具，绘制模拟河段规则二维网格，对模拟的重点部分进行网格局部优化加密，实现了简单高效的二维水质模型计算网格优化绘制，为基于规则网格的数值计算提供数据支撑。

为了实现上述目的，其技术解决方案为：

一种河流二维水质数值模拟模型计算网格优化绘制方法，包括：