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申请/专利权人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

摘要：本发明涉及一种波浪作用下冰盖破碎过程模拟方法、系统、设备及介质，属于数字水利工程领域。该方法首先根据地形高程数据进行计算网格划分和高程插值，建立目标河道的河道模型；根据目标河道的流量水位监测数据确定河流平稳期时的稳态水力模型并率定所述河道模型的糙率；根据河道模型和所述稳态水力模型调试构造目标涌水波的流量边界条件；采集目标河道的图像并根据图像建立目标河道水面处的冰盖计算模型；基于涌水波的流量边界条件和冰盖计算模型模拟目标涌水波与冰盖的相互作用过程和冰盖破碎过程并进行模拟结果的可视化显示。采用本发明方法能够实现对特定目标河道中不同形状波浪和冰盖相互作用以及冰盖破碎过程的准确模拟。

主权项：1.一种波浪作用下冰盖破碎过程模拟方法，其特征在于，包括：获取目标河道的地形高程数据并根据所述地形高程数据进行计算网格划分和高程插值，建立所述目标河道的河道模型；根据所述目标河道的流量水位监测数据确定河流平稳期时的稳态水力模型并率定所述河道模型的糙率；根据所述河道模型和所述稳态水力模型调试构造目标涌水波的流量边界条件；所述根据所述河道模型和所述稳态水力模型调试构造目标涌水波的流量边界条件，具体包括：根据河流平稳期时的流量边界条件Q0t建立涌水波水力模型的流量边界条件其中t表示时间变量，Qt为涌水波水力模型的流量边界条件；δ为流量最大增量比例系数，t0为流量变化的时间；基于所述河道模型和所述稳态水力模型，由上游至下游依次选取河道深泓线附近处的节点，以节点沿河道距上游边界距离为横坐标，以节点处的水面高程为纵坐标，绘制河道沿程水面线分布曲线；所述河道沿程水面线能够反映所述涌水波水力模型中设置流量边界条件生成的波浪波形；根据所述河道沿程水面线反映的波浪波形对所述涌水波水力模型中的流量边界条件Qt进行调整，调试出目标涌水波的流量边界条件；采集所述目标河道的冰情图像资料并根据冰情图像资料建立目标河道水面处的冰盖计算模型；所述采集所述目标河道的冰情图像资料并根据冰情图像资料建立目标河道水面处的冰盖计算模型，具体包括：采集所述目标河道的冰情图像资料并根据冰情图像资料确定目标河道水面处冰盖的几何信息，所述冰盖的几何信息包括冰盖的形状和尺寸；根据现场观测资料确定目标河道水面处冰盖的厚度和强度；将所述冰盖的几何信息等比例嵌入所述河道模型的河道边界中以形成计算冰域；通过网格划分软件将所述计算冰域划分成冰域计算平面网格；采用闵可夫斯基差运算对所述冰域计算平面网格进行腐蚀运算，并根据所述冰盖的厚度对冰域计算平面网格进行厚度方向的拉伸，根据闵可夫斯基和运算用球体扩展多边形得到计算冰域内部的扩展多面体单元；采用离散元方法粘结模型将所述扩展多面体单元进行粘结组成完整的冰盖离散元计算模型；根据所述冰盖的强度设定所述冰盖离散元计算模型中各计算单元的粘结强度，得到所述冰盖计算模型；基于所述目标涌水波的流量边界条件和所述冰盖计算模型模拟目标涌水波与冰盖的相互作用过程和冰盖破碎过程并进行模拟结果的可视化显示。

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