一维河网水动力学数值计算的程序设计开题报告

 2024-07-25 16:34:08

1. 本选题研究的目的及意义

水资源是人类社会生存和发展的重要物质基础,而河流作为水资源的重要载体,其水动力学特性一直是水利工程研究的重点和热点。

了解和掌握河流的水位、流量、流速等水动力学参数,对于防洪减灾、水资源优化配置、水环境保护等方面都具有重要的意义。


随着社会经济的快速发展和人类活动的日益加剧,河流的自然形态和水文情势也发生了显著变化,传统的基于实测数据的水动力学研究方法难以满足现代水利工程的需求。

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2. 本选题国内外研究状况综述

河网水动力学数值模拟是水文学和水资源领域的一个重要研究方向,多年来取得了显著进展。

国内外学者在水动力学模型建立、数值计算方法、模型应用等方面进行了大量研究,并开发了一系列具有代表性的模型和软件。

1. 国内研究现状

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将基于一维圣维南方程,采用Preissmann隐式差分格式建立河网水动力学数值计算模型,并利用Python语言开发相应的计算程序。

具体研究内容包括:
1.一维河网水动力学数学模型建立:基于圣维南方程,考虑河网的几何形态、水流阻力、上下游边界条件等因素,建立一维河网水动力学数学模型。

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4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实例验证相结合的研究方法,具体步骤如下:
1.理论分析阶段:深入学习一维河网水动力学理论,推导建立适用于本研究的数学模型,并对模型的边界条件和初始条件进行详细分析。


2.数值模拟阶段:选择合适的数值计算方法对数学模型进行离散,并利用Python语言编写程序代码,实现模型的数值求解。

对程序代码进行调试和优化,确保程序运行的效率和稳定性。

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5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面:
1.模型构建方面:在传统一维圣维南方程的基础上,考虑河网的复杂形态、水流阻力等因素,构建更符合实际情况的数学模型。


2.数值计算方法:采用Preissmann隐式差分格式对数学模型进行离散,提高模型计算的稳定性和精度。


3.程序设计:利用Python语言开发程序,提高程序的可读性、可维护性和可移植性。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

1. 王静,徐进,张越,等. 基于MIKE11的长江中下游河网水动力模拟[J]. 水资源与水工程学报,2020,31(04):14-20.

2. 谭维炎,周建中,余钟波,等. 基于EFDC模型的河网非恒定流水动力模拟[J]. 水资源与水工程学报,2021,32(04):60-68 77.

3. 陈文龙,张弛,郭庆,等. 基于TVD格式的溃坝洪水波演进一维水动力学模型研究[J]. 水利水电技术,2021,52(11):53-62.

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