非结构网格数值计算格式的研究及其在环境水力学中的应用的任务书

非结构网格数值计算格式的研究及其在环境水力学中的应用的任务书任务书一、课题背景随着计算机技术的发展，数值计算在环境水力学领域中得到了广泛应用。通常情况下，利用有限元、有限体积、有限差分等结构网格数值计算方法对环境水力学问题进行数值模拟分析已经越来越成熟，但是当计算区域存在复杂边界或非规则形状的物体时，利用结构网格进行离散会导致计算较为繁琐，甚至无法处理。这时候，非结构网格数值计算格式便能够很好地解决这个问题。二、任务目标本课题旨在研究非结构网格数值计算格式的理论基础和实现方法，并将其应用于环境水力学问题中。具体的任务目标如下：1.综述非结构网格数值计算格式的理论基础和发展状况；2.研究基于非结构网格的数值计算格式，包括有限体积法、有限元法和边界元法等，实现对复杂边界或非规则形状物体进行数值模拟分析的方法和技术；3.利用所研究的非结构网格数值计算格式，开展环境水力学问题的数值模拟研究，如水域流动、水质传输和水生态系统等问题；4.对所得到的数值模拟结果进行分析比较，与实验或现场数据进行对比验证，评估非结构网格数值计算格式在环境水力学中的可行性和适用性。三、任务步骤和工作计划1.文献综述和理论研究(3个月)对非结构网格数值计算格式的理论基础和发展状况进行综述和研究，分析其数学基础和实现方法，以及适用范围和限制条件等。2.非结构网格数值模拟方法的研究(6个月)根据所研究的非结构网格数值计算格式，选择相应的数值模拟方法，如有限体积法、有限元法和边界元法等，利用编程软件进行程序设计和数值模拟，实现对复杂边界或非规则形状物体进行数值模拟分析的方法和技术。3.环境水力学问题数值模拟(9个月)利用所研究的非结构网格数值计算格式和方法，选取环境水力学中的典型问题，如水域流动、水质传输和水生态系统等进行数值模拟研究，获取数值解并分析比较。4.分析比较和评估(3个月)对所得到的数值模拟结果进行分析比较，与实验或现场数据进行对比验证，评估非结构网格数值计算格式在环境水力学中的可行性和适用性。四、预期成果1.完成非结构网格数值计算格式的理论研究和方法探讨；2.开发基于非结构网格的环境水力学数值模拟软件，并成功进行数值模拟分析；3.发表若干篇学术论文，撰写一份毕业论文并进行答辩。五、参考文献1.Versteeg,H.K.,Malalasekera,W.(2007).Anintroductiontocomputationalfluiddynamics.Thefinitevolumemethod.Harlow:PearsonEducationLimited.2.Hassanizadeh,S.M.,Gray,W.G.(1990).Generalconservationequationsformulti-phasesystems:1.Averagingprocedure.3.Chen,K.,Liu,J.(2002).Acomputationalframeworkusingunstructuredmeshesforenvironmentalfluidmechanics.JournalofHydraulicResearch,40(2):153-164.4.Li,S.Y.,Feng,X.T.,Huang,Y.Q.(2010).Afinitevolumemethodonunstructuredmeshesforpollutanttransportinshallowwatersofirregularshapes.EnvironmentalFluidMechanics,10(4):375-387.5.Arquitectura,I.(2015).Introductiontouns