我该怎样才能提高海岸水动力模型的数值稳定吗?

Question

我使用MIKE3海岸水动力模型的建模方案。MIKE3使用有限体积法求解浅水方程的显式的步伐,在三角网格。

我的模型经常“吹”(数值发散)在几个细胞岬,高峰期流。我可以采取什么步骤来改善数值稳定性,通过修改网或其他措施?

Answer 1

几乎所有有限的方法,利用提出的时间模型坚持Courant-Friedrichs-Lewy法律计算报号码,把它比作一个美元C_{马克斯}$,这是决定稳定性,对于二维:

$ $ C = \ \压裂压裂{V_xdt} {dx} + {V_ydt} {dy} \通用电气C_{马克斯}$ $

C是柯朗数美元,V_i美元是下标的速度方向,dx和dy美元美元在指定区间长度方向和dt是美元指定的时间步。如果你得到数值不稳定,增加数量的网格间距将低报,但然后你可能错过了你想要的动态捕获。如果你减少时间步,它要花很长时间动力学计算。

解决计算问题的一种方法是代码动态时间步:保持计算加元美元C_{马克斯}$。如果$ C > C_{马克斯}$,然后模型一步降低一半。再次检查,然后重置下一步,这样你就可以有更大的“动态”时代的步伐。我实现了这个多次在其他模型和它工作得很好。

另一种可能性可能是你高纵横比网:如果你的x方向是美元10公里和y是1公里,美元美元美元10:1比例非常高。在你的情况下,由于您所使用的模型包是三角形,你想要的角度尽可能急性三角形网格。配给钝角角度将意味着高方面,。

像llmari,我不熟悉水动力模型,所以我不做细节。我的专长是地幔对流和板弯曲模型。我希望这可以帮助。

Answer 2

数值稳定性问题的灵丹妙药是降低步伐。它并不总是帮助(实际上,在某些情况下甚至可以使不稳定更糟),但它通常首先要试一试。

当然,更多的电脑时间较短的步伐成本。尝试另一种方法,如果减少步伐没有帮助,或导致不可接受的表现不佳,是完善或,有些矛盾的是,变粗糙的网有问题区域。(其中一个更有可能帮助取决于的具体原因不稳定。)如果这一点也不起作用,尝试调整网格和减少的步伐。

最终,最好的办法解决这样的问题通常是切换到一个更稳定的步伐的方法。一般的经验法则,比低阶高阶方法更稳定方法(某种程度上,无论如何),比显式和隐式方法更稳定。在这两种情况下,稳定之际,额外的计算工作的成本,但它仍然是一般低于减少步伐足够达到相应的稳定。

不幸的是,就我个人而言,我并不熟悉MIKE3软件,和不知道步伐算法(s)它使用,或是否有任何方式最终用户调整算法。