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第25卷第3期
浅水流动的矩近似和模型叶栅

朱莉娅·科瓦尔斯基和曼努埃尔·托里伦

Commun公司。计算。物理。,25(2019年),第669-702页。

在线发布:2018-11

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  • 摘要

浅流模型用于大量应用,包括天气预报、明渠水力学和基于模拟的自然灾害评估。在这些应用中,过程的肤浅性激发了深度平均。而浅层流动公式在计算方面是有利的效率,它还以失去垂直信息为代价,例如流速剖面。这会导致模型误差,从而限制浅层水流模型的预测能力,并且通常无法明确量化。我们建议使用克服此问题的垂直力矩。浅力矩近似保留关于垂直流结构的信息,同时仍然利用简化深度平均的框架。在本文中,我们导出了一个泛型浅表从一组平衡定律出发的任意阶流力矩系统被缩放参数减少。推导基于完全垂直解析垂直坐标映射到单位间隔的参考模型。我们指定运动学和牛顿流动条件的浅层流动力矩层次并给出了高达三阶的浅弯矩系统的1D数值结果。最后,我们评估了它们在标准浅流方面的性能方程以及与垂直解析参考模型相关的方程。我们的结果表明,取决于参数状态,例如摩擦和滑移矩近似显著降低了浅水区的模型误差并有很大潜力提高浅层水流模型的预测能力,同时保持计算效率。

  • AMS主题标题

76D05、35L65、65M08

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浅流模型用于大量应用,包括天气预报、明渠水力学和基于模拟的自然灾害评估。在这些应用中,过程的浅度促进了深度平均。而浅层流动公式在计算方面是有利的效率,它也以失去垂直信息为代价,如流速剖面。这会导致模型误差,从而限制浅层水流模型的预测能力,并且通常无法明确量化。我们建议使用克服此问题的垂直力矩。浅力矩近似保留关于垂直流结构的信息,同时仍然利用简化深度平均框架。在本文中,我们导出了一个泛型浅表从一组平衡定律出发的任意阶流动矩系统被缩放参数减少。推导基于完全垂直解析垂直坐标映射到单位间隔的参考模型。我们指定运动学和牛顿流动条件的浅层流动力矩层次并给出了三阶浅弯矩系统的一维数值结果。最后,我们评估了它们在标准浅流方面的性能方程以及关于垂直解析的参考模型。我们的结果表明,取决于参数状态,例如摩擦和滑移矩近似显著降低了浅水区的模型误差并有很大潜力提高浅层水流模型的预测能力,同时保持计算效率。

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浅流模型用于大量应用,包括天气预报、明渠水力学和基于模拟的自然灾害评估。在这些应用中,过程的浅度促进了深度平均。而浅层流动公式在计算方面是有利的效率,它还以失去垂直信息为代价,例如流速剖面。这会导致模型误差,从而限制浅层水流模型的预测能力,并且通常无法明确量化。我们建议使用克服此问题的垂直力矩。浅力矩近似保留关于垂直流结构的信息,同时仍然利用简化深度平均框架。在本文中,我们导出了一个泛型浅表从一组平衡定律出发的任意阶流力矩系统被缩放参数减少。推导基于完全垂直解析垂直坐标映射到单位间隔的参考模型。我们指定运动学和牛顿流动条件的浅层流动力矩层次并给出了三阶浅弯矩系统的一维数值结果。最后,我们评估了它们在标准浅流方面的性能方程以及与垂直解析参考模型相关的方程。我们的结果表明,取决于参数状态,例如摩擦和滑移矩近似显著降低了浅水区的模型误差并有很大潜力提高浅层水流模型的预测能力,同时保持计算效率。

朱莉娅·科瓦尔斯基和曼努埃尔·托里伦。(2020). 浅水流动的力矩近似和模型叶栅。计算物理中的通信.25(3).669-702.doi:10.4208/cicp。OA-2017-0263
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