SMS8.1地表水模拟软件使用说明与开发研讨.doc

SMS8.1地表水模拟软件使用说明与开发 SMS是英文Surface Water Modeling System(地表水模拟系统)首个字母的组合，是美国陆军工程兵水利工程实验室(United States Army Corps of Engineers Hydraulics Laboratory)和扬·伯明翰大学(Brigham Young University)等合作开发的商业软件，可用来模拟水体的流场和浓度场。它由FESWMS-2DH、RMA2、RMA4、SED2D等软件包组成。本章对将使用的RMA2和RMA4软件包及其强大的后处理功能作较详细地说明。 1 水动力模型的建立 水动力模型建立的步骤如图1所示： 模型运行前处理程序 电子地图坐标 ASCⅡ地形信息文件 计算网格生成程序 二进制地形信息文件 水动力模型数值计算程序 二进制计算结果文件 模型运行后处理程序 水动力模型运行控制文件 地形信息数据显示 地形信息图形显示 全部结果显示 选定结果显示 热启动输出（可选项） 图1 RMA2二维水动力模型的工作流程 1.1 输入底图 采用SMS进行地表水模拟时，首先要输入较详细的底图。SMS8.1软件输入底图的途径主要有两种： 打开tiff格式的图形文件，将地图中随机的三点的坐标输入定位，使底图与实际地形吻合； 此外SMS8.1软件还支持AutoCAD转换成的R12的.dxf格式的电子地图，可以直接打开.dxf格式的地图。 1.2定义节点 具体操作如下： 点击图标增加节点，利用图标选择节点，以便对节点进行修改； 选中两节点，在SMS8.1版本中在窗口下方偏右出现distance项为两节点距离，如图2所示。已知两点距离，可在Node/Interpolation Option项中调整插入的节点数，根据实际情况插入节点。 节点坐标包括x、y、z值可在坐标框中输入，确定节点的确切位置及高程，如图3所示。 图2 两节点间距离显示图 图3 节点坐标显示图 1.3 构建网格 1.3.1 网格的构建应满足以下条件： 据水力特征流速大小和过水能力的大小使网格疏密有致； 构建模型者所估计的流线平行； 三角形与四边形注意过渡。边界、流场复杂区域用三角形，流速均匀、航道、湖区等地使用四边形。 1.3.2 构建方法： 1、手动添加网格单元: 选中三个节点，点击，形成形如图标的六节点三角形网格；选中四个节点，点形成八节点的四边形网格；点分割四边形网格或将两相邻的三角形网格合成为四边形网格；点将内含两个三角形网格的四边形网格调转方向，使得网格满足适应流线，避免出现网格质量的原则。 2、通过节点线构造三角形、四边形网格： 节点如图4所示，点连接节点线，三角形网格三边界，四边形网格四边界，从起点开始，终点双击结束，形如图5所示；最终，6条边界的节点线如图6所示。 图4 图5 图6 点选择节点线，三边界须构造三角形网格单元，选中三条边界，在Element/Triangular Patch构造三角形单元，点Preview预览，如图7； 图7 四边形网格构造与三角形网格构造大体相同，选其四条边界，在Element/Rectangular Patch中构造,如图8；另外可根据图中的四条边界End1、End2、Side1、Side2中Distribute命令可在中间插入若干个节点，此方法适合构建大规模、结构简单的四边形网格。 图8 3、通过map模型，构造大规模的网格 按切换至地图模型，点在底图边界上绘制节点线，起始点单击，在终点双击结束此条节点线的绘制,如图9。绘制另一条相邻的节点线时，软件将自动识别节点之间的耦合性如图10。不管地形规则或不规则，都要形成一个图块，图块至少需要四条节点线，形如图11所示。构建模型时，为了不同的材质、地形可设置互相连接的若干个块；连接完所有的块，点feature objects/build polygons，这时，模型自动建立块，但是从界面上看不出来。点再选择你所要构造的块，出现如图12 所示的效果。接下来点feature objective\attribute ，出现如图13所示，您可以在Mesh Type 中选择网格的类型，分paving、patch、adaptive tessellation分别代表三角形网格、四边形网格、密集型三角形网格。点preview预览。假如构造的块含有4条以上的节点线，点选中某个你认为不必要的点（此点是节点线的起点或终点）在node option中选择merge就可以把此点转换成中间点，可进行下一步骤。最后点feature objects