Data of paper 'Mesh, Hydrodynamic boundary , and uncertainty analysis of the 2D-SWEs:Taking numerical simulation of river networks as an example '

针对二维浅水方程(2D-SWEs)中预测能力不足、计算效率低下的问题,将网格与水动力边界深度耦合,构建多个二维水动力模型(运行2640次)。本研究首次提出并验证了基于约束强度的流体动力边界分类框架(强约束边界和弱约束边界),系统量化了不同边界下各种网格的不确定性和计算性能。确定了预测能力不足的两个原因:边界设置不当和网格选择。通过数值分析和理论推导,证明了适当的边界和网格选择可以降低二维-SWE的不确定性。计算结果表明,强约束边界(水位)显著降低了模型误差;非结构化四边形网格(UQM)表现出优异的计算鲁棒性,与非结构化三角网格(UTM)相比,模拟水位的累积偏差降低了30~90%。此外,流体动力边界类型对计算效率的影响随网格密度、类型、形貌和其他参数的变化而变化,但边界类型对计算效率的影响不超过4%。与 UTM 相比,UQM 将计算效率提高了 55~130%。此外,本研究还确定了四边形网格中的“不可能三角形”区域,这限制了高质量网格的生成。考虑到电网计算性能、磁通传播特性、电网质量以及大规模应用的便利性,建议在河道中主要使用UQM,在洪泛区使用UTM。