數(shù)值模擬的案例
專家解答 | GMS地下水數(shù)值模擬、地面沉降數(shù)值模擬實踐技術(shù)應(yīng)用與案例分析
通過對案例模型的實操強化培訓，不僅使學員掌握地下水數(shù)值模擬軟件GMS10.1的全過程實際操作技術(shù)的基本技能，而且可以深刻理解模擬過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以解決實際問題能力。同時為滿足環(huán)評從業(yè)人員進一步加強地下水數(shù)值模擬以解決《環(huán)境影響評價技術(shù)導則－地下水環(huán)境》（HJ 610－2016）實施過程中的困難。
培訓目標：
1.掌握GMS的建模流程，包括三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模、直接建模及概念模型建模，熟悉軟件的基本操作。
2.掌握GMS基本模塊TIN、Solids、Modflow2000/2005、MT3DMS、MODPATH、PEST、SEAWAT在模擬地下水流動、地下水溶質(zhì)運移、質(zhì)點運移和海水入侵模塊的應(yīng)用過程。
3.掌握GMS模型輸出數(shù)據(jù)的處理，相關(guān)圖件的編制和模擬結(jié)果的三維可視化展示。
4.能夠利用數(shù)值模型進行均衡計算和地下水資源量評價。
5.領(lǐng)會最新地下水環(huán)境影響評價導則（HJ 610-2016），掌握地下水環(huán)評報告的撰寫提綱和撰寫要點。
6.通過手把手的5個實例操作指導和面對面討論交流，使學員能夠全流程掌握數(shù)值模擬方法，并能夠?qū)?em>模擬中出現(xiàn)的問題進行快速診斷處理。（請?zhí)崆芭渲脤W習所需軟件環(huán)境，所需自備）
課程內(nèi)容詳情
學時與證書頒發(fā)：
參加會議的學員可以獲得《地下水建模及環(huán)評技術(shù)應(yīng)用》專業(yè)技術(shù)培訓證書及學時證明，上網(wǎng)可查。
展開 新型鋼網(wǎng)鏤空心樓板試驗、模擬及理論研究 (數(shù)值模擬部分)
在荷載增大后，數(shù)值模擬的所采用的簡化假定與構(gòu)件的實際狀態(tài)相近，兩者得到的位移趨于一致。而由于數(shù)值模擬中未考慮鋼網(wǎng)鏤細鋼絲及鋼網(wǎng)鏤側(cè)壁的貢獻，使得模擬的鋼網(wǎng)鏤對其附近混凝土的約束較弱，這可能是有限元模擬得到的荷載-位移曲線后期剛度較小的原因。在14級荷載作用下，空心樓蓋板底的有限元等效塑性應(yīng)變?nèi)鐖D4 (a)所示，試驗的裂紋分布如圖4 (b)所示，可見數(shù)值模擬與試驗得到的現(xiàn)象是較為接近的。綜述所述，所建立的有限元模型能較為準確地預測構(gòu)件的剛度、變形和破壞現(xiàn)象。
圖3 試驗和數(shù)值模擬位移對比
圖4 14級荷載下空心樓蓋板底的試驗現(xiàn)象與數(shù)值模擬對比
5. 數(shù)值模擬結(jié)果分析
在有限元模型經(jīng)過驗證后，可對數(shù)值模擬的結(jié)果進行細致的分析，研究裝配整體式帶肋鋼網(wǎng)鏤空心樓蓋的力學性能以及對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。常見的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及影響因素分析方法是參數(shù)分析，但對于大型有限元模型而言，這樣的方法是需要消耗大量時間和巨大計算成本的。本文利用應(yīng)力應(yīng)變云圖和結(jié)構(gòu)各部件在加載過程中的塑性發(fā)展歷程進行定性和定量分析，抓住影響結(jié)構(gòu)力學性能的主要因素及影響程度，以便更深入地研究結(jié)構(gòu)的力學性能和快速地進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
數(shù)值分析的主要結(jié)果如圖5所示。根據(jù)計算結(jié)果進行分析，可以得到如下結(jié)論：
（1）空心樓蓋的鋼筋設(shè)計是較為保守的。從而，鋼筋的優(yōu)化方向為：減小框架梁縱筋和中肋梁及暗梁頂部縱筋的直徑。
（2）樓板的優(yōu)化方向是提高混凝土性能或減小跨度。框架柱的優(yōu)化方向是提高混凝土性能或增大頂?shù)撞拷孛婷娣e。
（3）樓蓋板材料得到相當大程度的利用，若想繼續(xù)提高承載力，提高混凝土標號可能是有效的手段。由于框架柱僅頂?shù)撞砍霈F(xiàn)一定范圍損傷，而中部較大區(qū)域的混凝土仍處于低應(yīng)力狀態(tài)，從而將框架柱設(shè)計成啞鈴狀可能是有效提高承載力或降低材料使用量的手段。
圖5 空心樓蓋板計算結(jié)果
6.
展開 【CFD數(shù)值模擬算例】船舶運動數(shù)值模擬自動化智能化方法
船舶運動數(shù)值模擬自動化智能化防范
【計算軟件】OpenFOAM開源平臺
【仿真平臺】自建高性能計算集群
【算例說明】基于OpenFOAM流體力學開源軟件提出了船舶運動值模擬自動化和智能化方法，可使計算流程自動完成；通過逐個分析不同參數(shù)的影響，智能化分析多工況數(shù)值模擬結(jié)果和大數(shù)據(jù)平臺，可得到優(yōu)化的計算參數(shù)，從而使數(shù)值模擬的人工處理部分最大限度地減少，同時計算過程達到最大程度地簡化，數(shù)值計算結(jié)果可靠，可滿足工程應(yīng)用的需求。自動化和智能化處理的概念和方法，也可用于其他數(shù)值模擬領(lǐng)域。
【工程應(yīng)用】船舶阻力、螺旋槳敞水、船槳舵自航等
【創(chuàng)新貢獻】自動化計算流程（一鍵計算）+智能化計算參數(shù)優(yōu)化
【算例文件】關(guān)注微信公眾號“云數(shù)仿真”進行咨詢或聯(lián)系jianchen122004@126.com
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展開 談?wù)?em>數(shù)值模擬的意義：重要性具體體現(xiàn)在4個方面
雖然數(shù)值模擬大型軟件系統(tǒng)的研制需要花費相當多的經(jīng)費和人力資源，但和試驗相比，數(shù)值模擬軟件是可以進行拷貝移植、重復利用，并可進行適當修改而滿足不同情況的需求。
總之，數(shù)值模擬計算已經(jīng)與理論分析、試驗研究成為科學技術(shù)探索研究的三個相互依存、不可缺少的手段。正如美國著名數(shù)學家拉克斯(P. Lax)所說“科學計算是關(guān)系到國家安全、經(jīng)濟發(fā)展和科技進步的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是事關(guān)國家命脈的大事。”
地震波數(shù)值模擬技術(shù)
地震數(shù)值模擬是地震勘探和地震學的重要基礎(chǔ)。地震數(shù)值模擬就是在假定地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和相應(yīng)物理參數(shù)已知的情況下，模擬研究地震波在地下各種介質(zhì)中的傳播 規(guī)律，并計算在地面或地下各觀測點所觀測到的數(shù)值地震記錄的一種地震模擬方法。這種地震數(shù)值模擬方法已在地震勘探和天然地震領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，它不但 在石油、天然氣、重金屬和非金屬等礦產(chǎn)資源及工程和環(huán)境地球物理中得到普遍的應(yīng)用，而且在地震災害預測、地震區(qū)帶劃分以及地殼構(gòu)造和地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究中， 也得到相當廣泛的應(yīng)用。
地震數(shù)值模擬在地震勘探和地震學各工作階段中都有重要的作用。在地震數(shù)據(jù)采集設(shè)計中，地震數(shù)值模擬可用于野外觀測系統(tǒng)的設(shè)計和評估，并進行地震觀測系統(tǒng)的 優(yōu)化。在地震數(shù)據(jù)處理中，地震數(shù)值模擬可以檢驗各種反演方法的正確性。在地震數(shù)據(jù)處理結(jié)果的解釋中，地震數(shù)值模擬又可以對地震解釋結(jié)果的正確性進行檢驗。
由于實際工作中所模擬的介質(zhì)不同，所用的模擬方程也不一樣。根據(jù)模擬方程的不同，波動方程數(shù)值模擬主要有：聲波模擬、彈性波模擬、粘彈性波模擬以及裂隙和孔隙彈性模擬等。由于可以用射線理論、積分方程、微分方程來描述地震波的傳播，模擬方法也相應(yīng)地有射線追蹤法、積分方程數(shù)值求解方法以及微分方程數(shù)值求解方法。
射線追蹤方法通過求解程函方程計算地震波旅行時，通過求解傳播方程計算地震波振幅。該方法以高頻近似為前提，適合于物性緩變模型中地震波傳播模擬。模型簡 單時該方法具有計算速度快的突出優(yōu)點，正因為如此，它在地震成像、旅行時層析等方面得到廣泛應(yīng)用。也正是高頻近似，該方法不適合物性參數(shù)變化較大模型中地 震波的傳播模擬。
積分方程數(shù)值求解地震波數(shù)值模擬方法是基于惠更斯原理而得到的一種波場計算方法，它又可以分為體積分方法和邊界積分方法。
展開 CFD理論|湍流數(shù)值模擬方法
導讀：湍是一種高度非線性的復雜流動，目前已可以通過某些數(shù)值方法對湍流進行模擬，本文對各種數(shù)值模擬方法作簡介。
目前湍流數(shù)值模擬方法可以分為直接數(shù)值模擬方法與非直接數(shù)值模擬方法兩大類。
直接數(shù)值模擬
直接數(shù)值模擬（Direct Numerical Simulation，DNS）就是直接對瞬態(tài)的Navier-Stokes方程對湍流計算。由于DNS方法沒有對湍流流動作任何假設(shè)與簡化，理論上可以得到精確的計算結(jié)果。
但這也意味著必須同時解決整個范圍的空間和時間尺度的湍流，由于湍流是多尺度的不規(guī)則流動，這就要求對空間和時間的分辨率需求很高。因此該方法的計算量大、耗時長，依賴計算機內(nèi)存。
非直接數(shù)值模擬
（1）大渦模擬(LES)
為了模擬湍流流動，一方面要求計算區(qū)域的尺寸應(yīng)大到足以包含湍流流動中的最大渦，另一方面要求計算網(wǎng)格的尺度應(yīng)小到足以分辨最小渦的運動。
大尺度的渦流對平均流動影響較大，各種變量的湍流擴散、熱量、質(zhì)量和能量的交換以及雷諾應(yīng)力的產(chǎn)生都是通過大尺度渦流實現(xiàn)；小尺度渦流主要對耗散起作用，通過耗散脈動來影響各種變量。
但是目前，能夠采用的計算網(wǎng)格最小尺度仍比最小渦的尺度大許多，所以無法對渦進行全尺度模擬。
因此大渦模擬應(yīng)運而生，大尺度渦流通過N-S方程直接求解，小尺度渦流通過亞網(wǎng)格尺度模型，建立于大尺度渦的關(guān)系對其進行模擬。
展開 應(yīng)用CFD數(shù)值模擬對離心通風機葉輪進行設(shè)計分析
4、
結(jié)論
應(yīng)用計算流體動力學的方法對離心通風機葉輪進行三維的內(nèi)部流場數(shù)值模擬，從流場圖來看，葉輪內(nèi)部流動非常復雜。試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的對比分析，驗證了數(shù)值模擬具有較好的準確性和可信度，從而在實際工程中，可用數(shù)值模擬來代替部分試驗，以達到縮短周期、節(jié)約開發(fā)成本的目的。
文章來源：聚英風機
基于CFD理論的戰(zhàn)略大飛機的氣動特性數(shù)值模擬
文獻[1]和文獻[2]基于伴隨算子，研究大飛機在全機狀態(tài)下的機翼多參數(shù)、高精度優(yōu)化設(shè)計，并考慮短艙和機身對機翼氣動特性的影響；文獻[3]采用非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格方法數(shù)值求解N-S方程，分析了進排氣效應(yīng)對機翼氣動載荷的影響；文獻[4]對大飛機布局風洞實驗尾支撐干擾開展了數(shù)值模擬和實驗研究，數(shù)值方
法計算結(jié)果與風洞實驗結(jié)果有很好的一致性；文獻[5]基于3D數(shù)字樣機和高精度數(shù)值模擬方法，設(shè)計自動駕駛儀閉環(huán)仿真系統(tǒng)；文獻[6]研究非平面機翼的氣動性能；文獻[7]研究寬體飛機客艙環(huán)境控制系統(tǒng)的通風情況；文獻[8]研究飛機在大迎角條件下的氣動特性；文獻[9]研究飛機機翼的結(jié)構(gòu)和氣動耦合技術(shù)；文獻[10]研究飛機空氣動力和穩(wěn)定特性；文獻[11]研究運輸機尾部降阻增升方案的設(shè)計，并進行風洞試驗；文獻[12]考慮進氣道幾何特征，研究高速飛機的進氣道特性；文獻[13]使用降階模型，數(shù)值模擬飛機的結(jié)冰特性；文獻[14]研究大飛機縫翼滑軌對飛機氣動性能的影響；文獻[15]數(shù)值模擬大飛機靜壓孔周圍的壓力系數(shù)，仿真得出壓力系數(shù)與實際側(cè)滑角的關(guān)系；文獻[16]基于分布式推進系統(tǒng)與翼身融合體耦合的飛機氣動布局設(shè)計方案，研究設(shè)計參數(shù)對飛機氣動特性的影響；文獻[17]計算評估大量外形方案性能，完成民用飛機與發(fā)動機集成構(gòu)型下機翼多目標優(yōu)化設(shè)計；文獻[18]估算機翼下掛載吊艙對試驗飛機飛行品質(zhì)的影響；文獻[19]提出智能自適應(yīng)控制策略，并對波音747進行仿真，效果顯示能夠?qū)崿F(xiàn)強風干擾影響下的大飛機姿態(tài)快速穩(wěn)定與快速機動。
雖然對大飛機的氣動特性研究較多，但是關(guān)于概念設(shè)計戰(zhàn)略大飛機，且加裝預警雷達天線后的氣動特性對比方面的研究，尚未搜到相關(guān)文獻；因此，筆者采用CFD技術(shù)，研究戰(zhàn)略大飛機的概念設(shè)計，并進行戰(zhàn)略運輸機和戰(zhàn)略預警機的氣動特性研究。
展開 謝水生、王祖唐著：金屬塑性成形工步的有限元數(shù)值模擬
金屬塑性成形工步的有限元數(shù)值模擬，一本不錯的教材，大家看一下
金屬塑性成形工步的有限元數(shù)值模擬.part1.rar
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金屬塑性成形工步的有限元數(shù)值模擬.part5.rar
實用工程數(shù)值模擬技術(shù)及其在ANSYS上的實踐.pdf
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展開 “離散元數(shù)值模擬仿真技術(shù)與應(yīng)用”系列專題
主要從事巖土工程數(shù)值模擬方法。在土體宏微觀力學特性與本構(gòu)關(guān)系、城市地下空間工程、人工智能機器學習在巖土工程中的應(yīng)用等方面積累了豐富的經(jīng)驗。
3DEC講師：雙一流大學博士、博士后，巖土工程勘察設(shè)計行業(yè)高級工程師，參與多項國家重點研發(fā)項目和國家自然科學基金面上項目，研究成果發(fā)表SCI、EI十余篇，專利7項，巖石力學與工程學會等科技進步一等獎2項，省級科技進步二等獎1項。主要從事數(shù)值模擬在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究，在地下空間工程、隧道工程、采礦工程等領(lǐng)域積累了較豐富的數(shù)值模擬分析經(jīng)驗。
基于FLUENT的圓柱繞流數(shù)值模擬
關(guān)鍵詞：FLUENT，圓柱繞流，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，計算流體力學，流場特性
利用FLUENT軟件對圓柱繞流過程進行數(shù)值模擬。通過數(shù)值模擬手段探討圓柱繞流過程中流體的速度、壓力、湍動能分布，以研究其流場特性。主要評價指標為速度分布和湍動能分布。以某一確定結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)的圓柱繞流為例進行以下數(shù)值模擬流程介紹。通過精細的網(wǎng)格劃分和仿真設(shè)置，模擬了圓柱繞流過程的流場特性，以云圖方式顯示了其流場的速度分布和壓力分布。
在仿真過程中，首先建立圓柱繞流三維模型。為提高仿真精度，對模型進行了poly網(wǎng)格劃分。隨后設(shè)置仿真參數(shù)，包括流體密度、粘度等參數(shù)。采用SST k-omega模型來描述流體的流動特性。后續(xù)可以通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對其進行更為細致的數(shù)值模擬，以進一步優(yōu)化其流場分布效果，找到所需最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)。
建立幾何模型時對其進行適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化便于數(shù)值模擬過程，網(wǎng)格劃分時對其施加一定的控制（如曲率和偏度）以提高網(wǎng)格質(zhì)量，綜合得到網(wǎng)格質(zhì)量大于0.2即可滿足一般仿真需求。幾何模型如圖1所示，網(wǎng)格劃分如圖2所示。
圖1幾何模型
圖2網(wǎng)格劃分
初始速度分布如圖3所示，初始速度分布如圖4所示：
圖3初始速度分布
圖4初始壓力分布
流動2s時刻，速度、壓力及湍動能分布如圖5、圖6和圖7所示：
圖5流動2s時刻速度分布
圖6流動2s時刻壓力分布
圖7 流動2s時刻湍動能分布
最后，有相關(guān)需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
展開 基于COMSOL軟件的數(shù)值造波模擬 ￥1000
</p><p> 由于現(xiàn)場野外觀測試驗和室內(nèi)模型試驗需要耗費大量的人力物力，且耗時久，許多研究者轉(zhuǎn)而對波浪場進行數(shù)值模擬。波浪的數(shù)值模擬能夠高度還原波浪的傳播機理及與結(jié)構(gòu)物的相互作用，提供對于波浪理論的驗證與支持。由于高性能計算機的高速發(fā)展，波浪場的數(shù)值模擬不再受制于存儲空間和 CPU 計算能力等的限制，可以實現(xiàn)非常龐大復雜的數(shù)值模擬。波浪場的數(shù)值模擬過程主要包含三個過程，分別是：數(shù)值造波、波浪的傳播、數(shù)值消波。其中，數(shù)值造波是提供穩(wěn)定波浪的基礎(chǔ)與源頭；波浪傳播過程中數(shù)學模型的選取決定了傳播過程中的紊流、繞射、衰減等物理過程；數(shù)值消波可以有效減小計算區(qū)域，將波浪在傳播末端去除，避免反射波浪對傳播過程的影響。</p><p> 以往文獻中有用FLUENT進行數(shù)值造波過程，但是鮮有報道基于COMSOL軟件的數(shù)值造波模擬，鑒于此，本案例將基于波浪理論，結(jié)合COMSOL軟件給出二維工況下造波過程的數(shù)值模擬，本案例實現(xiàn)的造波可為后續(xù)進一步分析海浪與海床結(jié)構(gòu)物的流-固耦合作用提供基礎(chǔ)。</p><p> 數(shù)值造波模擬結(jié)果如圖所示。
展開 《流體力學數(shù)值模擬》
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