水動力耦合
關注創建者：姜講蔣醬 創建時間：2023-02-24
水動力耦合的視頻教程
AQWA軟件企業培訓（7） AQWA-line多體耦合水動力分析與駐波抑制
培訓主要內容有： 1.簡要介紹目前主流水動力分析軟件特點； 2.介紹經典AQWA； 3.通過AGS-plan建立船體模型； 4.通過ANSYS-APDL建立半潛平臺混合模型及混合模型的拖曳力線性化； 5.AQWA-librium介紹與實例； 6.AQWA-Fer介紹與實例； 7.AQWA-Drift介紹與實例； 8.AQWA-line多體耦合水動力分析與駐波抑制
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AQWA軟件企業培訓（1） 目前主流水動力分析軟件特點
培訓主要內容有： 1.簡要介紹目前主流水動力分析軟件特點； 2.介紹經典AQWA； 3.通過AGS-plan建立船體模型； 4.通過ANSYS-APDL建立半潛平臺混合模型及混合模型的拖曳力線性化； 5.AQWA-librium介紹與實例； 6.AQWA-Fer介紹與實例； 7.AQWA-Drift介紹與實例； 8.AQWA-line多體耦合水動力分析與駐波抑制； 9.AQWA-Wave
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基于comsol的煤礦系列仿真
-瓦斯抽采、流固熱化耦合、采空區耦合性分析、動水注漿等模型
二維模型下采空區三帶變化、O形圈、注氮滅火等情況下的模擬，流場-溫度場-化學場多物理場耦合。 4.注漿擴散。采用 Comsol 軟件流體力學模塊對模型試驗進行數值模擬，將漿液和水分別看作2 種流體，應用兩相流的運動控制方程進行計算，以便對試驗結果進行驗證及補充。研究了漿液在靜水和動水條件下的漿液實時擴散形態及注漿壓力分布規律。參考文獻：水泥漿液裂隙注漿擴散規律模型試驗與數值模擬_劉健。
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水動力耦合的實例教程
這是因為當進速增大時，螺旋槳水動力螺距角減小，由體積力源所模擬的槳葉升力這一水動力效應減弱，進而導致槳?導管耦合水動力效應減弱，從而使得因模擬耦合效應失真而產生的誤差也隨之減小。
由表5可見，在各來流速度（不含2kn）下，改進體積力法1和改進體積力法2的前進合力的平均相對誤差絕對值分別為1.86%和11.65%，較Goldstein分布方法的平均相對誤差絕對值（30.28%）大幅降低。與敞水工況相似，改進體積力法1于艇后仍有較高的精度，優于方法2。總而言之，改進體積力法整體上較好地實現了對艇后導管螺旋槳水動力數值的模擬，其計算精度均較Goldstein分布方法有較大的提升，也優于傳統螺旋槳體積力法，適用于艇體?導管?體積力耦合水動力的數值模擬。
上節提到，在敞水工況下，當進速系數較大（J?0.7）時，采用體積力法模擬導管螺旋槳推力誤差較大（表4），從圖12（a）、圖12（b）和表5可以看出，在艇后工況下，高來流速度（2kn）時亦如此。現將就該問題予以探討。在高進速系數（進速系數大于導管推力變為阻力時對應的進速系數）下，螺旋槳升力會減少，槳?導管之間的“動水動力效應”隨之降低。為便于理解，假設此時螺旋槳停止轉動，靜止于導管內，承受著高速來流的沖擊。體積力法以體積力源代替槳葉，模擬的是螺旋槳的升力效應，而高進速時，槳葉充當的更多的是阻力的角色，槳?導管之間更多地體現為“靜水動力效應”。現行的體積力法暫無法模擬槳的阻塞效應，為此，郁程等[10]針對體積力法中槳葉的阻塞效應進行了修正研究。再者，當進速增大時，需要捕捉導管渦脫落等流動現象以精確評估導管的水動力特性，這相當于對大攻角水翼的仿真，而本文所用RANS方法難以勝任。
但是，導管螺旋槳一般被設計用于重載工況（低進速系數），在重載工況下，推力較大、效率較高。
展開 在地表徑流方面，陳潔云等[5]總結了城市雨水徑流估算分析模型的發展，證明封閉式分析模型能高效準確地估算城市雨水徑流量；Martin Bruwier等[6]系統分析了9個城市特征在洪泛情況下對地表徑流的影響，表明洪水嚴重程度主要受建筑面積的影響；Francisco Peňa等[7]采用 FLO-2D 和MODFLOW-2005提出了一種基于物理、松耦合的建模框架，對降雨過程中地表水和地下水的相互作用導致的城市洪澇進行細化研究。
對于地表徑流和管道流耦合的過程，Noh Seong Jin等[8]在城市淹沒分析中研究了不同形狀雨水口的流量系數；Ricardo Martins等[9]采用計算流體力學(computational fluid dynamics, CFD)和試驗相結合的方法對不同排水條件下溝渠的水力特性進行了研究；陳倩等[10]對不同工況雨水口的泄流能力進行了試驗研究；還有一些研究人員在城市洪水耦合模型中對進水口進行了不同的模擬分析，并通過試驗進行了驗證[11,12]。在管道流動方面，Heekyung Park等[13]早在1998年就使用水動力學模型對環狀和樹狀管道系統進行了詳細的水動力評估；Pachaly Robson Leo等[14]評估了在雨水管理模型5.1(Storm Water Management Model 5.1,SWMM)中加入Preissmann槽算法后，在復雜、高度動態流入場景中的性能；葉家強等[15]研究在管道建模過程中通過入滲效率來估算管道排水量，其中入滲效率和降雨高潮位都有關系。
在雨水管末端區域，河道水位的頂托效應對其排水性能具有重大影響。
展開 表 1 導管螺旋槳推力計算方法驗證
04 計算結果與分析
（1）基于改進體積力法的導管螺旋槳敞水水動力性能
使用經流量修正和分布修正的改進螺旋槳體積力模型對 No.19A+Ka4-70 導管螺旋槳進行敞水水動力性能數值模擬。總覽圖 6，發現經流量修正的均布形式的改進體積力法和經流量修正的分布 2 形式的改進體積力法所得導管螺旋槳的各參數皆與試驗值吻合較好。
圖 6 基于改進體積力法的導管螺旋槳敞水性能曲線對比
（2）基于改進體積力法的艇?導管螺旋槳耦合水動力性能
將導管螺旋槳體積力模型與實體導管螺旋槳模型搭配回轉體后的仿真值進行了對比，以進一步研究艇后改進體積力法1和改進體積力法2的適用性。
展開 本次研究的主要目的是利用高保真的 CFD 模擬和自動化的工作流程，通過優化船首形式來提高潛艇的水聲和水動力性能。
前 言
潛艇自發噪聲的來源可分為三大類。螺旋槳噪聲是當潛艇航速達到足以產生空泡時，由潛艇螺旋槳產生的噪聲。水動力噪聲包括潛艇在水中運動產生的各種噪聲源。機械噪聲是由潛艇上的推進、操縱和輔助機械產生的噪聲。水動力噪聲是主要的噪聲源，也是本次研究的主要研究對象。而潛艇模型是基于稱為DARPA SUBOFF的標準幾何模型。
本次研究利用高保真的CFD求解器 STAR-CCM + 求解流動的非定常RANS方程 和水聲學的 Ffowcs-William 和 Hawkings (FW-H)方程，開發了一個迭代設計過程，以降低水動力噪聲水平。利用CAESES軟件創建艇體的參數化幾何模型，由此，艇體的變體模型可以在搭建的自動化工作流程中被自動化的創建和利用。潛艇船首的形狀已用下列方程參數化，該方程創建了一條對稱曲線:
*參數化的對稱船首
多目標優化的目的是減少船體的總阻力以及螺旋槳槳轂后一米處產生的噪聲。所選擇的優化方法有一個使用 Sobol 算法的 DoE 初始步驟，得到的結果用作輸入，然后使用大家熟知的開放源碼 Python 庫中的LinearNDInterpolator方法建立代理模型。最后，用 NSGA-II 算法對目標函數進行求解。CAESES 軟件本身包含一個算法庫，算法有 Sobol 和 NSGA-II等。然而，LinearNDInterpolator 方法是通過 python 腳本實現的，并通過CAESES方便的特性定制功能與 CAESES 耦合。
展開 TELEMAC-MASCARET是法國電力集團（EDF）的法國國立水利與環境實驗室開發的一款研究水動力學和水文學領域的高性能數值仿真開源軟件。基于有限元法，使用不規則三角網格，讓復雜的海岸線和河口的描繪更為精確。該軟件可以構建1D，2D和3D水動力學模型以解決波浪傳播, 波浪振動特性，水質污染，泥沙輸運和海床形態變化等問題，擁有豐富的用戶技術支持和廣泛的工業應用及驗證。
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水動力耦合的最新內容
磨料與水均使用sph建模，磨料隨機分布在水中，占比30%，混凝土與鋼筋混合建模，可以輸出滾刀、巖石、鋼筋溫度，滾刀三向力等，該算例計算時間為30分鐘
一套深度集成、功能豐富的 Matlab 近場動力學（Peridynamics）原代碼合集。代碼不僅復現了PD領域的經典文獻算例（彈性問題驗證），更進一步拓展到了熱力學、復合材料及跨尺度耦合算法。適合作為研究生的科研底座、畢業設計參考或PD算法的深度進階學習資料。
基礎理論實現：
鍵基 PD (BBPD)：最經典的鍵基模型，適用于脆性材料破壞分析。
常規態基
【全套源文件】STAR-CCM+ & Abaqus 聯合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合(FSI)深度解析
【相關領域】：船舶與海洋工程、兵器科學、航空航天等跨域問題
【軟件版本】：STAR-CCM+ 2406 ABAQUS 202X以上
本人研究方向為海洋航行器跨域多物理場耦合，指導過多位相關專業碩士博士研究生，科研項目經驗豐富。
1. 算例簡介
本資源針對高速入水沖擊這一強非線性流固耦合難題
該葉片的設計尺寸與GE 1.5XLE風力渦輪機相近，長度為42.3米。本模塊通過穩態單向流固耦合(FSI)分析，計算風力渦輪機葉片在氣動載荷作用下的變形。計算過程使用Fluent軟件，并包含計算結果和幾何文件……5
（1）mechanical
（2）Fluent
（3）耦合
南方科技大學、交通運輸部天津水運工程科學研究院 楊宇平博士
以《塑料垃圾在海底峽谷中的堆積之謎》為題作報告
西安理工大學 王彥博博士
以《高寒地區水電站前置擋墻三維水動力-水溫耦合模型研究》為題作報告
西北有色金屬研究院 魏明先生
以《毫米級空心金屬球的制備及其機理研究》為題作報告
關鍵詞：GROMACS；酒精-水混合物；互溶性；分子動力學；氫鍵分析
背景介紹
酒精與水的互溶行為在化學、材料、生物醫藥等多個領域中具有重要意義。例如，藥物溶液設計、溶劑工程、生物膜相互作用等都依賴于對醇-水體系微觀結構的深入理解。傳統實驗雖然能觀察到宏觀性質變化，但在分子尺度上的機理揭示仍需借助分子動力學模擬。
本案例基于GROMACS軟件，模擬分析乙醇-水混合液體系的互溶過程與氫鍵網絡特征
Comsol凍土路基（熱-水-力耦合）模型，水熱采用PDE建模，力學采用軟件自帶的固體力學模塊，路基分為兩層土，計算時間一年，附帶參考文獻。
本案例利用Fluent以美國國防高等研究計劃 署 (DARPA) 的標準 SUBOFF 全附體模型 ( 無螺旋槳 )
為研究對象展開靜態水動力仿真分析，并與相關實驗數據展開對比，發現計算結果較為接近。本案例所進行的設置十分簡單。通過此案例后續可以進一步對各種水下航行體模型展開計算，并通過改變攻角、添加螺旋槳等方式，進行更為復雜的水下航行體水動力仿真計算。
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研究背景與意義
潰壩現象是指大壩或堤壩結構因洪水、地震、人為破壞或結構本身缺陷等原因突然失效，壩內水體以劇烈的流態向下游泄流，往往造成災難性的后果。歷史上的潰壩事故，如1975年河南板橋水庫潰壩，造成嚴重的人員傷亡和財產損失。因此，深入研究潰壩過程中的水動力學特性，建立精確的數值模型，對于預測洪災、制定應急預案以及大壩的設計與安全評估具有重大意義。
隨著CFD的快速發展，數值模擬技術逐漸成為研究潰壩問題的主要手段之一
