C-D无结构网格上的三维自由水面非静水模型:Ⅰ-算法

为能准确地模拟垂向运动尺度较大的水流运动，本文基于压力分裂模式和半隐方法提出了C-D无结构、z坐标网格上的非静水压力模型的构造方法，并详细论述了模型的求解过程。模型先在忽略动水压强项的隐式部分的条件下求解控制方程，获得比较接近的初始解；然后，再考虑动水压强项的隐式部分并求解一个关于它的三维Poisson方程，因此计算容易收敛。本文模型与传统的C网格上的非静水模型相比，增加了对水平切向动量方程的求解，消除了因C网格的简化处理所带来的精度损失。控制方程用有限体积—有限差分法离散，自由水面用水位函数法处理。对水位η和动水压强q分别采用不同的隐式因子以兼顾各自稳定和精度的要求。压力分裂模式、θ半隐方法和欧拉—拉格朗日方法（ELM）等的联合使用使得本文模型具有简单、稳定、高效的特点。