如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)

寫在前面,Flow-3D是我在做畢業設計的時候學的,算不上精通。鑒于不久前我也是個一無所知的新手,我更能明白新手對這個軟件無從下手的痛苦。畢竟Flow-3D相對小眾,網上流傳的中英文教程太少,自學起來費時間費頭發。希望我寫的公眾號【廣仔Flow-3D】可以幫助各位看客能快速了解這個軟件的基本操作,我也可以邊寫邊學,爭取公眾號內容的深度能線性遞增。第一篇文章是一個超級簡單的算例,在不追求精確度和技巧的前提下快速了解建模基本步驟再跑出一個看得過去的結果。

本文的模擬內容是水漫過大壩流到水庫。把model setup界面里的模塊從左到右設置一遍,最后運行模擬、在Display或用附帶軟件FlowSight查看結果就可以了。General是設置單位、起止時間等零零碎碎的東西,Physics是物理模型(模擬中哪些物理現象比較重要就打開對應的物理模型),Fluids用來設置模擬里牽涉的流體,Meshing & Geometry是建立幾何模型、畫網格等等,Output是設置運算過程中怎么輸出數據,Numerical關于方程求解方法選擇(新手暫時不用管,不同求解方法適用于不同情況,但結果是差不多的)。

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖1

General設置模擬時間5秒;模擬里涉及水漫過大壩流到水庫,水和空氣間有明顯分界面,屬于sharp interface,如果是水和油混一起水就沒有sharp interface了;incompressible,假設流體不可壓縮;one fluid,這要解釋一下,我們的模型里有水和空氣理應屬于two fluids,但再flow-3D里如果兩個流體密度差異非常大,就選one fluid。

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖2

Physics物理模型:

打開sedimentscour泥沙沖刷模型,因為模擬的情況里一定會出現泥沙被沖刷的現象,最基本的參數有泥沙種數、直徑、密度,若要模擬出很精確的結果,其余參數也很重要(以后的文章詳細分析),但這里保持默認就能達到一個符合常理的結果;

打開Gravity,因為水漫大壩肯定不能忽略重力,把z軸加速度設為-9.8,要用非慣性參考系就點non-inertial reference frame;

density evaluation密度模型是要打開的,因為單個網格內的水和沙會相互摻雜,單個網格的質量會改變,不能用統一的密度代替;

viscosity and turbulence模型打開,毫無疑問,因為黏度需要考慮而且湍流肯定存在,不同湍流方程適用于不同特征的湍流,RNG方程適用于帶漩渦的、剪切應力強的湍流,選它可以的。

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖3

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖4

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖5

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖6

Fluids模塊:載入水(再加個空氣也行,結果差不多),Database那里找到水,再load fluid1就ok了。

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖7

Meshing & Geometry,先看我打算建的模型:

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖8

幾何模型如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖9

建大壩

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖10

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖11         如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖12

建沙床

(也是先建長方體,但材質不是solid,是packed sediment淤沙)

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖13

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖14

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖15如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖16

初始條件如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖17:大壩上的水和水庫里的水在模擬開始前就存在了的,屬于初始條件,所以這一步要加水。Add a fluid region

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖18

先加水庫的水

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖19

再加大壩的水,add a fluid region

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖20

Flow-3D默認把水壓設置為一個常數,但這個算例的水深有點大,所以不能用默認值,來個梯度的水壓比較真實。

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖21

網格劃分如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖22:最簡單的均勻正方體網格就足夠了,要想視圖上看到網格框子:

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖23

添加網格塊:如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖24

邊界條件設置如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖25:網格塊的六個面設置什么條件咧?讓水從左面進,右面流出,其它面默認。

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖26如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖27

設置左面,用壓力邊界,這樣設置表示左面是一個9m高的水面。

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖28

右面也用壓力邊界,設置一個4m高的水面和水庫水面齊平

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖29

Output:計算時每隔0.05s輸出一個數據

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖30

全部設置完畢,跑起!!!!!!!!!!

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖31如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖32

如何用Flow-3D表演水漫大壩(最直白入門案例)的圖33

用FlowSight看計算結果,找到模擬出的文件夾里最大的文件,拖到FlowSight里。結果如下圖,水庫下的泥沙被沖刷,水流流動符合常理。

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