滲流仿真的案例
三維數(shù)字巖心重建及滲流仿真
本文展示了三維數(shù)字巖心重建后的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型及滲流仿真結(jié)果，如圖所示：
孔隙網(wǎng)絡(luò)模型
有限元網(wǎng)格模型
滲流速度場(chǎng)
感興趣的朋友歡迎交流合作
414-基于相變材料回填并考慮地下水滲流影響的U形地埋管換熱器（地源熱泵）換熱仿真
13 基于相變回填的仿真設(shè)置
使用相變回填材料時(shí)，參考如下 設(shè)置：
（1）創(chuàng)建相變回填材料
（2）打開(kāi)凝固/熔化模型
（3）將回填區(qū)域設(shè)置為流體域，并將上述的回填材料賦給回填區(qū)。
14 考慮滲流的仿真設(shè)置
考慮滲流時(shí)，土壤區(qū)域參考如下設(shè)置：
（1）土壤滲流多孔介質(zhì)區(qū)域設(shè)置
（2）滲流速度設(shè)置
05
基本結(jié)果
1、Case A1普通換熱仿真結(jié)果
1天內(nèi)時(shí)間步長(zhǎng)60s，1天后，時(shí)間步長(zhǎng)86400s。
煤礦開(kāi)挖區(qū)的三維滲流仿真 ￥800
仿真計(jì)算了結(jié)構(gòu)的滲流速度場(chǎng)以及結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場(chǎng)，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/f2438d4218c04f3ea75a8fd5b8861414.png" alt="Untitled21.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/90644aaffbdd4811b8e62427aa72882a.png" alt="Untitled22.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>滲流速度場(chǎng)</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/b21b6bd6abbb49adb822d954b449ddb9.png" alt="Untitled23.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)</strong></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 仿真結(jié)果</strong></p><p>感興趣的朋友請(qǐng)下載模型源文件，歡迎交流合作</p><p><br></p>
展開(kāi) abaqus巖土滲流仿真
就是我在做滲流分析時(shí)，在荷載模塊添加了預(yù)定義場(chǎng)（初始孔隙比），為什么提交計(jì)算還是顯示初始孔隙比未定義呢？
數(shù)字巖心三維重建及滲流仿真 ￥3000
一直以來(lái)數(shù)值模擬就是研究巖石滲流性質(zhì)的重要方法,通過(guò)模擬巖石中流體的運(yùn)動(dòng)和分布狀態(tài),來(lái)確定各種流體在巖石中的絕對(duì)滲透率和相對(duì)滲透率,研究微觀尺度的滲流機(jī)理,為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供依據(jù).利用數(shù)值模擬方法可以減少實(shí)驗(yàn)室滲流實(shí)驗(yàn),省時(shí)省力且直觀準(zhǔn)確.目前,滲流數(shù)值模擬的方法眾多,從宏觀和微觀兩個(gè)尺度都可以,宏觀尺度的模擬主要是求解一系列微分方程來(lái)來(lái)確定巖石中流體的流速場(chǎng);而微觀尺度的模擬主要有兩種思路,一種是以整體數(shù)字巖心為基礎(chǔ),考慮邊界條件,采用有限元,格子玻爾茲曼等方法來(lái)確定巖石滲流性質(zhì),另一種是先建立孔隙網(wǎng)絡(luò)模型,采用孔隙級(jí)流動(dòng)模擬理論和方法進(jìn)行流動(dòng)模擬并獲得巖石的滲流參數(shù).
孔隙級(jí)的滲流數(shù)值模擬是研究巖心滲流的重要方法,隨著近年來(lái) CT掃描等微觀成像和數(shù)字巖心的發(fā)展,滲流模擬研究能更好的貼近真實(shí)微觀結(jié)構(gòu),而孔隙網(wǎng)絡(luò)模型長(zhǎng)久以來(lái)就是研究孔隙級(jí)滲流的基礎(chǔ)。
本篇文檔通過(guò)掃描電鏡SEM方法獲取了高精度的二維圖片，基于FIB連續(xù)切片掃描數(shù)據(jù)，采用MIMICS三重構(gòu)軟件對(duì)數(shù)字巖心進(jìn)行了重構(gòu)，反應(yīng)了真實(shí)的數(shù)字巖心的形貌，并獲得了局部聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型。采用COMSOL軟件進(jìn)行了微觀滲流的模擬。
三維重建模型如圖所示：
滲流流線分析結(jié)果如圖所示：
展開(kāi) 潮汐力作用下飽和滲流運(yùn)動(dòng)以及鹽分輸送擴(kuò)散的數(shù)值仿真 ￥800
<p>本案例模擬了一海灘表面上的潮汐力作用下飽和滲流運(yùn)動(dòng)以及鹽分的遷移擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，模型如圖1所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/b18f177f79114a919fe6083a5e71b5da.png" alt="m2.png"></p><p class="ql-align-center">圖1</p><p>鹽分場(chǎng)的濃度擴(kuò)散分布結(jié)果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/54bf832538954207947a77895b23c394.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center">圖2</p><p>鹽濃度動(dòng)態(tài)分布結(jié)果如圖3所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/eb01daf4f5c5494dabe39cd2e8ba6d3a.gif" alt="鹽分輸送.gif"></p><p class="ql-align-center">圖3</p><p>滲流場(chǎng)速度流線變化如圖4所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/54476f02153a47ed9fdffa05fbcbaf77.gif" alt="流線.gif"></p><p class="ql-align-center">圖4</p><p>感興趣的朋友，如想詳細(xì)了解仿真過(guò)程，可下載模型源文件進(jìn)行查看，歡迎進(jìn)行交流！</p><p><br></p><p><br></p>
展開(kāi) COMSOL三維梯度多孔結(jié)構(gòu)滲流模擬
本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質(zhì)FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD內(nèi)建立完成后導(dǎo)出為sat格式文件。通過(guò)插件可靈活控制孔隙率、梯度、孔徑分布及最小間距約束，生成符合實(shí)際工程需求的梯度孔隙結(jié)構(gòu)。
將建立的三維梯度孔隙模型導(dǎo)入到COMSOL軟件，在COMSOL內(nèi)定義流體屬性物理域后，需明確流體物性參數(shù)（如動(dòng)力黏度、密度），為后續(xù)仿真提供基礎(chǔ)條件。
對(duì)模型添加滲流研究，設(shè)置邊界條件并劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格劃分需兼顧計(jì)算效率與精度，并確保流動(dòng)細(xì)節(jié)的捕捉能力。
提交計(jì)算查看流體在梯度多孔介質(zhì)中的壓力及流速模擬結(jié)果。
展開(kāi) 【精彩回顧】國(guó)產(chǎn)可控?cái)?shù)值仿真賦能大壩安全智能運(yùn)維，遠(yuǎn)算參加中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)
2023年4月27日-28日，遠(yuǎn)算參加了由中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)主辦的2023學(xué)術(shù)年會(huì)，中國(guó)科學(xué)院陳祖煜院士、中國(guó)工程院王超院士、鈕新強(qiáng)院士等知名學(xué)者出席了本次會(huì)議，遠(yuǎn)算CAE專家兼高級(jí)副總裁閔皆昇閔博士受邀作《基于結(jié)構(gòu)有限元仿真的數(shù)字孿生技術(shù)助力大壩安全智能運(yùn)維》的主題報(bào)告。
閔博士在會(huì)議上先介紹了遠(yuǎn)算大壩健康管理數(shù)字孿生平臺(tái)。該平臺(tái)通過(guò)融合國(guó)產(chǎn)可控結(jié)構(gòu)有限元仿真模型，數(shù)據(jù)分析模型和監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)，搭建大壩狀態(tài)在線監(jiān)控和安全評(píng)估系統(tǒng)，借助高性能并行計(jì)算技術(shù)快速獲取大壩安全關(guān)鍵參數(shù)，并依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，全維度評(píng)估大壩健康狀態(tài)，利用三維可視化渲染技術(shù)，形成時(shí)間上由過(guò)去到未來(lái)、空間上由點(diǎn)及面的風(fēng)險(xiǎn)全要素信息一張圖，實(shí)現(xiàn)工程安全智能化運(yùn)維。
閔博士也介紹了遠(yuǎn)算大壩結(jié)構(gòu)有限元仿真組件的整體功能架構(gòu)和分析流程，即通過(guò)精確幾何網(wǎng)格建模和材料模型參數(shù)數(shù)據(jù)同化建立大壩孿生體，對(duì)混凝土拱壩、重力壩的位移、揚(yáng)壓力、應(yīng)力和地震響應(yīng)，以及土石壩和堆石壩的邊坡穩(wěn)定、滲流穩(wěn)定和抗震穩(wěn)定等重要安全評(píng)估指標(biāo)實(shí)現(xiàn)仿真預(yù)測(cè)預(yù)演。
閔博士對(duì)仿真組件中數(shù)據(jù)同化模型、非飽和-非穩(wěn)定滲流仿真模型、有限元強(qiáng)度折減法邊坡穩(wěn)定分析模型、基于網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)的剛體極限平衡法邊坡穩(wěn)定分析模型和大壩抗震動(dòng)力學(xué)分析模型也進(jìn)行了詳細(xì)闡述。
參會(huì)嘉賓對(duì)閔博士的報(bào)告內(nèi)容表現(xiàn)出強(qiáng)烈興趣，并在會(huì)后與遠(yuǎn)算進(jìn)行了深入探討。
一直以來(lái)，遠(yuǎn)算始終堅(jiān)持深耕行業(yè)，充分發(fā)揮自身數(shù)值仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)，積極推動(dòng)雙碳目標(biāo)下水庫(kù)大壩智慧化建設(shè)與高質(zhì)量發(fā)展。
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展開(kāi) 279#FLUENT精典案例-考慮地下水滲流作用下的地源熱泵豎直雙 U 地埋管群傳熱特性仿真
04
仿真基本設(shè)置
1 瞬態(tài)計(jì)算
仿真中是否考慮重力的作用，實(shí)際影響很小，下圖已給重力。
2 使用ke湍流模型
3 復(fù)制出材料庫(kù)中的水
4 創(chuàng)建回填土及各層土壤（固體）材料
下圖為其中一層的材質(zhì)。
5 管內(nèi)流體設(shè)置
需要將各個(gè)管內(nèi)流體均設(shè)為水，實(shí)際操作為簡(jiǎn)便，可在前處理中將所有管子設(shè)為一個(gè)流體域，會(huì)較為方便。
6 土壤層設(shè)置
將各層土壤均設(shè)為多孔介質(zhì)層，下圖中將土壤設(shè)為各向同性多孔介質(zhì)。
流體為水，固體材質(zhì)設(shè)為當(dāng)層土壤的材料。
此處未考慮慣性阻力影響，粘性阻力系數(shù)與滲透系數(shù)互為倒數(shù)。
7 設(shè)置回填土層的材料
8 設(shè)置換熱水的入口速度和溫度
9 設(shè)置滲流速度和溫度
此處假定滲流速度方向與X軸（正向）呈30度夾角。
此處對(duì)第一層土壤給定的滲流速度較大（-5次方量級(jí)）。
可對(duì)各層土壤給定不同的滲流速度。
展開(kāi) COMSOL注漿及巖芯模型合輯
模型14：數(shù)字巖心滲流
模型15：數(shù)字巖心三維重建及滲流仿真
模型16：多孔巖心流動(dòng)仿真
模型17：巖芯注高溫二氧化碳
CAE仿真技術(shù)在軌道交通上的典型應(yīng)用
西南交通大學(xué)機(jī)車車輛研究所采用ANSYS對(duì)某新型磁懸浮列車的磁浮力進(jìn)行了仿真計(jì)算。
某新型磁懸浮列車的通過(guò)曲線時(shí)三維有限元模型和電磁場(chǎng)矢量分布云圖
5）空氣動(dòng)力學(xué)仿真在鐵路機(jī)車車輛設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
隨著旅客列車運(yùn)行速度的大幅度提高，空氣流動(dòng)對(duì)機(jī)車、車輛、列車的運(yùn)行的影響成為不可忽視的重要因素。列車和空氣相互高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，空氣對(duì)列車產(chǎn)生縱向阻力、橫向力和升力以及側(cè)翻力矩、偏轉(zhuǎn)力矩和俯仰力矩。改進(jìn)列車氣動(dòng)特性，減少縱向氣動(dòng)力的風(fēng)阻，有利于提高車速降低能耗。橫向氣動(dòng)力影響列車穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致列車側(cè)翻。
安世亞太公司采用ANSYS／CFX分析了高速列車通過(guò)車站時(shí)外部流場(chǎng)的情況。
單列列車以每秒50米的速度通過(guò)車站時(shí)，列車前端、尾端和四周的氣流矢量圖
2、CAE技術(shù)在鐵路線路土木工程建設(shè)中的典型應(yīng)用
1）鐵路軌道、道床、邊坡的結(jié)構(gòu)分析
鐵路是建立在鐵路線路上的運(yùn)輸系統(tǒng)，鐵路線路由軌道和路基組成。其中軌道包括鋼軌、軌枕、道床、道岔、連接部件和防爬設(shè)備，路基則支撐著軌道。路基的變形、地震活動(dòng)、山體邊坡的穩(wěn)定、地下水滲流等問(wèn)題是仿真分析中比較關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。
西南交通大學(xué)計(jì)算工程科學(xué)研究所采用ANSYS分析了由鋼軌、扣件和軌枕組成的系統(tǒng)在列車輪對(duì)的作用下的強(qiáng)度和剛度。
鋼軌、扣件和軌枕系統(tǒng)的有限元模型和橫向位移云圖
2）鐵路橋梁結(jié)構(gòu)分析和施工過(guò)程仿真
鐵路列車除了奔馳在平坦的平原地區(qū)以外，還需跨越江河溝壑。承載列車跨江越河的是建在橋梁上的鐵路線路。驗(yàn)證橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性，施工過(guò)程中橋梁的安全和穩(wěn)定性，包括考慮預(yù)應(yīng)力、混凝土徐變、移動(dòng)荷載等問(wèn)題以及分階段施工仿真是橋梁結(jié)構(gòu)分析的難點(diǎn)。
展開(kāi) 
軌道交通上CAE仿真技術(shù)的應(yīng)用有那些
西南交通大學(xué)機(jī)車車輛研究所采用ANSYS對(duì)某新型磁懸浮列車的磁浮力進(jìn)行了仿真計(jì)算。
某新型磁懸浮列車的通過(guò)曲線時(shí)三維有限元模型和電磁場(chǎng)矢量分布云圖
5）空氣動(dòng)力學(xué)仿真在鐵路機(jī)車車輛設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
隨著旅客列車運(yùn)行速度的大幅度提高，空氣流動(dòng)對(duì)機(jī)車、車輛、列車的運(yùn)行的影響成為不可忽視的重要因素。列車和空氣相互高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，空氣對(duì)列車產(chǎn)生縱向阻力、橫向力和升力以及側(cè)翻力矩、偏轉(zhuǎn)力矩和俯仰力矩。改進(jìn)列車氣動(dòng)特性，減少縱向氣動(dòng)力的風(fēng)阻，有利于提高車速降低能耗。橫向氣動(dòng)力影響列車穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致列車側(cè)翻。
安世亞太公司采用ANSYS／CFX分析了高速列車通過(guò)車站時(shí)外部流場(chǎng)的情況。
單列列車以每秒50米的速度通過(guò)車站時(shí)，列車前端、尾端和四周的氣流矢量圖
2、CAE技術(shù)在鐵路線路土木工程建設(shè)中的典型應(yīng)用
1）鐵路軌道、道床、邊坡的結(jié)構(gòu)分析
鐵路是建立在鐵路線路上的運(yùn)輸系統(tǒng)，鐵路線路由軌道和路基組成。其中軌道包括鋼軌、軌枕、道床、道岔、連接部件和防爬設(shè)備，路基則支撐著軌道。路基的變形、地震活動(dòng)、山體邊坡的穩(wěn)定、地下水滲流等問(wèn)題是仿真分析中比較關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。
西南交通大學(xué)計(jì)算工程科學(xué)研究所采用ANSYS分析了由鋼軌、扣件和軌枕組成的系統(tǒng)在列車輪對(duì)的作用下的強(qiáng)度和剛度。
鋼軌、扣件和軌枕系統(tǒng)的有限元模型和橫向位移云圖
2）鐵路橋梁結(jié)構(gòu)分析和施工過(guò)程仿真
鐵路列車除了奔馳在平坦的平原地區(qū)以外，還需跨越江河溝壑。承載列車跨江越河的是建在橋梁上的鐵路線路。驗(yàn)證橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性，施工過(guò)程中橋梁的安全和穩(wěn)定性，包括考慮預(yù)應(yīng)力、混凝土徐變、移動(dòng)荷載等問(wèn)題以及分階段施工仿真是橋梁結(jié)構(gòu)分析的難點(diǎn)。
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