ELCIRC源程序代码分析 - 长江科学院.PDF

　 第３０卷第５期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．５　　 　　２０１３年 ５月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｍａｙ２０ １３　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１３．０５．０２１ ２０１３，３０（０５）：９７－１０２ ＥＬＣＩＲＣ源程序代码分析 １ １ ２ 杨　飞 ，杨文俊 ，杨　森 （１．长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室，武汉　４３００１０；２．重庆市武隆县水务局，重庆　４０８５００） 摘要：开放源程序代码ＥＬＣＩＲＣ是采用基于水平向无结构网格、垂向ｚ坐标体系和半隐格式的欧拉－拉格朗日有限 体积／有限差分方法来解浅水方程。研究了ＥＬＣＩＲＣ中除控制方程组求解以外的部分，分析了源程序在插值计算、 拓扑结构、定解条件、分层信息和干湿法等技术上的具体操作，尤其是对欧拉拉格朗日模型特有的逆向追踪算法做 了详细阐述。同时讨论了一些细节问题，在不恰当的地方给出一些参考和建议，避免小数做分母、相近数相减引起 的较大误差。然而，这些经过实际应用的算法原理，可以为我们开发水动力学模型提供有价值的参考。 关　键　词：ＥＬＣＩＲＣ；逆向追踪；源代码；三维水动力学模型；算法 中图分类号：ＴＶ１４８　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１３）０５－００９７－０６ 有限差分方法来解浅水方程。算法上考虑了多种紊 １　研究背景 流闭合模式，也包括了潮汐势，大气压梯度项及水气 ［１］ 交换，可以模拟多种物理过程 。图１为以３Ｄ斜压 ［１］ ＥＬＣＩＲＣ 模型（ＥｕｌｅｒｉａｎＬａｇｒａｎｇｉａｎＣＩＲＣｕｌａ 哥伦比亚河环流模拟为例的ＥＬＣＩＲＣ求解过程结构 ｔｉｏｎ）是美国俄勒冈健康与科学大学海岸陆地边缘 图，网格水平节点３３６３４个，水平单元５０３８９个，垂 陆缘研究中心（ＯｒｅｇｏｎＨｅａｌｔｈ＆ＳｃｉｅｎｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ １２ ［１］ 向分层６２个，对应总的活动柱面约为２．２×１０个 。 ＯＨＳＵ’ｓＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏａｓｔａｌａｎｄＬａｎｄＭａｒｇｉｎＲｅ 本文主要涉及的是动量方程组求解以外的参数处理 ｓｅａｒｃｈ）基于对哥伦比亚河的研究，开发的哥伦比亚 等，文 中大部分程序语言来 自文献 ［８］中的 环流模型 ＣＯＲＩＥ的一部分，可以单独用于模拟计 ＥＬＣＩＲＣ５＿４ｃ。 算。模型已进行基准测试，并应用到哥伦比亚河的 物理过程的模拟。国内外应用逐渐增加， Ｍｙｅｒｓ和 Ａｉｋｍａｎ２００３年研究 Ｓｔ．Ｊｏｈｎｓ河流域洪泛区淹没过 ２　拓扑关系 ［２］ 程 。杨金艳等２００６年利用 ＥＬＣＩＲＣ计算了长江 ［３］ 程序首先使用平面的单元、边、顶点来表示实际 口的潮流场 ，该模型的中文介绍可以参考杨金 ［３］