一维水动力学降阶模型研究
作者机构:河海大学水文水资源学院 水利部信息中心(水利部水文水资源监测预报中心)
出 版 物:《应用基础与工程科学学报》 (Journal of Basic Science and Engineering)
年 卷 期:2024年第5期
页 面:1253-1264页
核心收录:
学科分类:080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 081502[工学-水力学及河流动力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学(可授工学、理学学位)]
基 金:国家重点研发计划项目(2023YFC3006501)
主 题:圣维南方程组 降阶模型 本征正交分解(POD) 离散经验插值方法(DEIM) 模态 非线性系统 加速计算 偏微分方程
摘 要:一维水动力学模型是非线性复杂系统,长时段模拟常常耗费大量计算资源和时间,给防洪预报预警工作带来挑战.为了提高计算效率,基于本征正交分解(POD)和离散经验插值方法(DEIM),通过投影和插值降低一维水动力学全阶模型的阶数,构建POD模型和POD-DEIM模型.将模型应用于矩形明渠的数值实验中,结果显示:与全阶模型相比,POD模型和POD-DEIM模型的前3个模态捕捉到99%以上的能量,近似的水深误差小于0.1m,单宽流量误差小于0.6m2/s, POD模型加速比为51倍,POD-DEIM模型加速比为111倍,表明降阶模型具有较高的精度和效率,适用于一维水动力学模型加速计算.