动量修正系数对恒定明渠流计算的影响

在采用浅水方程的洪水模拟中,经典的交替方向隐式格式(ADI)被认为不能用来计算跨临界流。这种格式会在自由水面和流速急剧变化的地方产生非物理振荡。然而,实际中这种格式仍然被广泛应用于商业计算软件。为了能够用ADI格式在模拟跨临界流时能够得到稳定的数值结果,修改动量修正系数(Boussinesq系数)这种数值处理方法能够部分地减轻ADI模型在模拟跨临界流时遇到的困难。该文通过对一维恒定流条件下的高速明渠流动问题的数值模拟,以及二维英国Boscastle地区洪水波的数值模拟,系统地评估了这种数值处理方法对模型计算的影响,并对比了ADI和具有激波捕捉能力的TVD-Mac Cormack模型的计算结果。结果表明,随着动量修正系数的减小,可以有效抑制ADI格式产生的数值振荡,但同时会降低水深的预测值。这些结果有助于评估数值格式在模拟跨临界流动时的准确性。