基于谱元法的三维欧拉-拉格朗日浅水模型

摘要

基于欧拉-拉格朗日法(Eulerian-Lagrangian method,ELM)计算对流项的三维水流数学模型,大时间步长计算仍保持稳定,但空间线性插值计算会产生附加数值阻力,限制了该类模型在河流工程中的应用。谱元法(spectral element method,SEM)是一种适合复杂区域计算的高阶数值方法。本文引入谱元法,将垂向线性插值改为多项式插值,构建了新的欧拉-拉格朗日法三维浅水流动数值模型。通过顺直明渠的算例分析表明,新三维模型结合了欧拉-拉格朗日法与谱元法的优点,时间步长能突破柯朗数的限制,同时消除了经典欧拉-拉格朗日法的数值阻力,计算精度有数量级的提高。