MIKE 21 二维水模拟软件

MIKE 21是迄今拥有最多功能的二维水域物理、化学或生物学过程的模拟工具。

MIKE 21是一个专业的工程软件包，用于模拟河流、湖泊、河口、海湾、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及环境问题。MIKE 21为工程应用、海岸管理及规划提供完备、有效的设计环境。高级图形用户界面与高效计算引擎的结合使得MIKE 21在世界范围内成为专业河口海岸工程技术人员不可缺少的工具。ECO Lab环境模块的加入使得MIKE 21升级为一个更加有效的环境模拟及评价软件。全球众多的工程技术人员及科学工作者都将MIKE 21作为他们的主要模拟工具。

应用领域为评估河口海岸结构物提供设计参数

优化港口布局和海岸保护措施

冷却水、海水淡化及再循环分析

河口海岸及海洋结构物的环境影响评价

海上安全操作和航海海情预报

沿海洪水和风暴潮预警

内陆洪水及坡面流模拟

主要模块

PP – 前后处理模块：提供了一个集成工作环境，能方便快捷地进行前期输入处理及后期模拟结果的分析和展示。

HD – 二维水动力模块：该模块用于模拟由各种作用力产生的水位及水流变化, 包括了广泛的水力现象，可用于任何可忽略分层的二维自由表面流的模拟。

AD – 二维对流扩散模块：该模块模拟溶解或悬浮物质的传输、扩散和降解。特别用于冷却水和排污口研究。

ST – 二维沙传输模块：一个先进的非粘性沙模型，包括多种输沙率公式选择，用于模拟水流、潮流、波浪引起的沙传输过程。

MT – 二维泥传输模块：一个结合了多粒径级和多层底床的模型，可描述泥(粘性沙)或沙泥混合质的冲刷、传输和淤积过程。

PT – 二维粒子追踪模块：模拟溶解或悬浮物质的传输路径及归宿，用于风险分析、意外溢漏及疏浚工作的监控。

OS – 二维溢油分析模块：模拟悬浮于水表面物质的扩散和衰减，用于预报溢油及意外溢油预案分析。

SW – 二维波谱模块：第三代波谱模型，用于模拟波浪的生成、成长、传播和变形以及近岸沿海地区的破碎。

PMS – 二维抛物线型缓坡方程波浪模块：一个折射——绕射波浪模型，用于研究开放海岸区域的波扰动，也用于(有一些限制条件)海岸结构物附近的波浪场计算。

EMS – 二维椭圆型缓坡方程波浪模块：用于研究沿海地区的波浪动力条件，比如由线性和单频波作用力所引起的港口共振响应。

BW – 二维Boussinesq 方程波浪模块：用于研究和分析港口及沿海地区的波浪扰动，包括对碎波及波浪爬升的模拟。

WS WAT – 波浪分析工具：包含线性谱分析、数字滤波分析、多向波分析和交叉分析等多个波浪分析工具，是MIKE 21 BW的后处理工具。

SM - 海岸线地貌演变模块：将受限制的地貌演变模块和二维波浪、水流、泥沙模块结合在一起，可以模拟长期的二维海岸线地貌演变。

MA - 系泊分析模块：先进的动态系泊船舶响应模型，可高效地模拟系泊物体在风、浪、流作用下六个自由度的运动，并可计算系缆和护舷的受力，以及外部作用力和力矩。

模拟引擎

单一矩形网格：一种将研究区域划分成同一大小的矩形的传统结构化网格形式。网格大小(分辨率)由模拟区域的大小及其具体应用决定，网格越小计算精度越高，但耗时越长。

嵌套矩形网格：可进行局部加密的矩形网格形式。在同一模型中可以有多种网格大小，对需要重点研究的区域可进行加密，以提高计算精度。

非结构网格：三角形、四边形或者三角形与四边形相结合的网格形式。此种网格可以非常精确地对复杂地形和曲折岸线边界进行模拟，规避了矩形网格在地形模拟上的局限性。同时，此种网格可以进行局部加密，既保证了结果足够精确，又可以缩短计算时间，对整个计算方案进行合理优化。

产品特点

非结构网格：具有局部加密的功能，能够很好地拟合复杂岸线或结构物(如桥梁、码头等)。

并行计算：多核CPU并行计算功能，提升计算速度，其中HPC可支持Linux系统。

高速运算：2014 版本中通过GPU运算能力进行MPI并行化运算，计算速度提升非常明显。

有限体积法：能够保证计算域内水量和动量守恒。

自带全球潮汐模型：可以预报模型开边界水位。

功能强大的后处理工具，可模拟多种水工建筑物。

MIKE 21 GPU

2014 版本中加入了图形处理单元(GPU)计算功能。GPU在MIKE 21 HD FM模块中的应用，使得模拟速度显著提升。相较于之前版本，水动力学模拟速度最高可以提升100 倍。

在2014 版中，仅只有MIKE 21 HD FM模块能够利用这项功能，但与HD FM耦合计算的其他模块( 例如HD FM +AD FM) 都可以利用该功能。其他的模块则在共享的内存中进行多线程并行运算。