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悬沙输移的三维有限元模型算法优化与应用

作　者: 袁帅
导　师: 李世森
学　校: 天津大学
专　业: 港口、海岸与近海工程
关键词: 三维有限元悬沙浓度优化长江口
分类号: TV149.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

泥沙问题是河口海岸地区研究的主要内容。河口海岸的演变与开发影响着人与自然的和谐相处与可持续发展,因此研究河口海岸地区的的泥沙问题也就显得十分的重要。本文对已有的悬沙输移的三维有限元模型进行算法上的改进与优化。将原模型改进为变网格进行有限元的数值求解。关于算法优化方面,本文做的主要工作是：1)将公式进行重新推导,凡需重复计算使用的数据,储存备用；2)总体刚度矩阵合成以后所得到的线性方程组的解法由全主元高斯消去法改进为集中质量法；3)单元刚度矩阵的计算由串行算法改进为并行算法。已有模型在算法中使用到一些大型二维矩阵,占用大量电脑内存,严重影响模型的计算速度,本文把需要在这些大型二维矩阵中进行的操作转移到一维数组中,避免了大型二维矩阵的使用。通过上述一系列的优化与改进,使得模型在保证计算精度的前提下,计算速度大概提高了75倍左右。其次,将本文建立的模型应用于长江口北槽段的悬沙输移模拟中。首先根据该区域的地形资料和潮位数据,运用三维水动力软件——mohid模拟该区域的三维潮流场；然后再根据长江口北槽的泥沙特性确定模型所需的悬沙扩散系数、悬沙沉速以及冲淤函数等参数。最后通过调试计算,将计算结果与实测资料进行对比,得到该地区悬沙浓度的分布情况。

悬沙输移的三维有限元模型算法优化与应用

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