二阶间断伽辽金洪水模型:与工业标准有限体积模型的比较
计算物理
2020-12-10 v2
摘要
二维浅水方程的有限体积(FV)数值求解器是工业标准洪水模型的核心。二阶间断伽辽金(DG2)方案虽是改进当前基于 FV 的洪水模型的可行途径,但研究不足且很少用于支撑洪水建模应用。本文系统地探讨并比较了一个稳健的 DG2 洪水模型与著名的基于 FV 的工业洪水模型的预测特性。为确定适用于洪水淹没建模的最简单且高效的 DG2 配置,考虑了带与不带局部斜率限制器的两种变体。将 DG2 变体的数值守恒特性与一阶 FV(FV1)和二阶 FV(FV2)对应模型进行比较。随后在由英国环境署推荐的五个真实洪水情景中测试 DG2 变体,以验证二维洪水模型能力,同时将其性能与四种基于 FV 的商业模型(即 TUFLOW-FV1、TUFLOW-FV2、TUFLOW-HPC 和 Infoworks ICM)进行比较。结果表明,不带局部限制器的 DG2 变体(DG2-NL)能够模拟广泛洪水建模应用中无激波的洪水流动。DG2-NL 在两倍粗空间分辨率下对商业模型输出给出更接近的预测,并且能在长距离模拟中快两倍地生成包含小尺度瞬变、信息更丰富的过程线,即便采样点远离洪水源头。
引用
@article{arxiv.2010.02003,
title = {Second-order discontinuous Galerkin flood model: comparison with industry-standard finite volume models},
author = {Janice Lynn Ayog and Georges Kesserwani and James Shaw and Mohammad Kazem Sharifian and Domenico Bau},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.02003},
year = {2020}
}