洪水沖擊的案例
基于COMSOL軟件模擬洪水對建筑物的沖擊過程 ￥600
眾所周知，我國是洪水災害多發的國家，據資料統計，中國洪澇災害造成的經濟損失居各種災害之首。我國幅員遼闊，按其成因可以分為：暴雨洪水、風暴潮、冰川洪水、潰堤洪水等多種形式，而我國遭遇的主要是前兩種。我國在大陸季風氣候的長時間影響下，降雨時間集中，強度大，每年6-9月的降雨量占全年的60%。近年來城市的市政排水設施時刻在經受著暴雨的考驗，一二線城市在關鍵時候，也到處是“海景房”。我國住宅建筑物，特別是農村，沒有專業設計沒有任何防洪措施，包括現在的很多城市建筑也沒有防洪設計，一旦遭遇洪水，都會對建筑物造成很大影響。
本篇文檔模擬了洪水對建筑物（采用簡單的幾何形狀進行了簡化）沖擊后的拔高、反射以及回退消散的過程。模擬結果如下：
感興趣的朋友可下載模型源文件了解詳細模擬過程。
展開 防澇水道與橋梁建設
在洪水期間，越過壩體的洪水會淹沒現有的灌溉渠道，造成水災。整個流場包括了壩體尺寸、灌溉渠道位置及尺寸，現有河道以及洪水水位的復雜水文計算。
采用FLOW-3D 進行流場計算，流體工程師能夠在平均水位高度的信息上得到相當精確的預測值（與傳統的二維計算分析工具相比）。舉例而言，FLOW-3D 能夠模擬洪水越過壩體后造成的漩渦，以及模擬洪水沖擊壩體的狀況。
從仿真的結果中，ASGC 的工程師對于該工程設計案非常有信心，面對隨時可能發生的洪水狀況，其工程設計能夠更有把握的進行防澇設施設計。
【CFD數值仿真算例】潰壩波數值仿真及其驗證
【計算軟件】OpenFOAM開源軟件
【仿真平臺】自建高性能并行集群
【算例說明】通過CFD數值仿真，可得到潰壩波演變過程、流場分布及其對物體的沖擊力
【工程應用】潰壩波演變、洪水沖擊力計算等
【創新貢獻】自動化計算流程+智能化參數優化+湍流模型優選
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Particleworks無網格流體仿真，提前構筑防洪預警“安全堤”
Particleworks，一款先進的無網格法液體流動仿真軟件，基于運動粒子模擬MPS算法的求解器，能夠對江河洪水、山洪、暴雨洪水以及海嘯等水災沖擊城市系統時的演進過程進行快速準確的仿真和預測。
海嘯沖擊城市群
Particleworks通過將流體分解為一系列能夠自由運動的離散單元或粒子來分析其運動規律。這種方法可以模擬流體的大變形、聚結和分割以及流動的快速變化，而無需預先進行任何復雜的準備或網格劃分。
暴雨倒灌地鐵
Particleworks在運動邊界問題的模擬中提供了出色的性能，這對于傳統方法來說可能是一項非常耗時的任務。
江河洪水沖擊潰壩
Particleworks無需任何復雜的設置，即可輕松模擬流體和粉末、流體和剛體之間的相互作用。
Particleworks 采用最新的數值方法——運動粒子仿真技術MPS (Moving Particle Simulation)。和傳統的CFD方法相比，該方法無需繁瑣的前處理網格劃分過程，節省了60%以上的傳統仿真工作量。Particleworks 所采用的算法允許其靈活便捷地模擬復雜的運動邊界問題（如齒輪箱中多個轉軸，多個齒的嚙合等），以及自由液面產生的液體飛濺等問題。
展開 
Particleworks無網格流體仿真，提前構筑防洪預警“安全堤”
Particleworks，一款先進的無網格法液體流動仿真軟件，基于運動粒子模擬MPS算法的求解器，能夠對江河洪水、山洪、暴雨洪水以及海嘯等水災沖擊城市系統時的演進過程進行快速準確的仿真和預測。
Particleworks通過將流體分解為一系列能夠自由運動的離散單元或粒子來分析其運動規律。這種方法可以模擬流體的大變形、聚結和分割以及流動的快速變化，而無需預先進行任何復雜的準備或網格劃分。
暴雨倒灌地鐵
Particleworks在運動邊界問題的模擬中提供了出色的性能，這對于傳統方法來說可能是一項非常耗時的任務。
江河洪水沖擊潰壩
Particleworks無需任何復雜的設置，即可輕松模擬流體和粉末、流體和剛體之間的相互作用。
Particleworks 采用最新的數值方法——運動粒子仿真技術MPS（Moving Particle Simulation）。和傳統的CFD方法相比，該方法無需繁瑣的前處理網格劃分過程，節省了60%以上的傳統仿真工作量。Particleworks 所采用的算法允許其靈活便捷地模擬復雜的運動邊界問題（如齒輪箱中多個轉軸，多個齒的嚙合等），以及自由液面產生的液體飛濺等問題。
展開 水利行業無人機的應用
汛情期間，水位持續上升，流速加快，對湖堤構筑、土基等產生較大沖擊，因此汛情期間對于堤壩的巡檢尤為重要，相比傳統人工巡檢，無人機具備視角靈活、航速較快、全天候作業、航線復飛等特點，可以實現對重點區域多次、多角度巡檢。
災情現場無人機航拍畫面，4G單兵、衛星、專網、公網等多種方式，實時畫面回傳至前端指揮部和后方指揮中心，讓后方了解現場情況，為指揮決策提供重要參考依據。
各場景中無人機拍攝的照片和視頻即時上傳至指揮中心，便于后續事件復盤、留檔、戰評等。
無人機應用——災情評估：建模推演為指揮決策提供重要依據
基于二維正射模型可以制作電子指戰圖，便于指戰員合理部署應急救援力量。基于三維模型，還可提前預判洪水沖擊方向、易受災區域、測算圩堤內外的水位差值、進行淹沒分析等，協助風險評估，撤離路線標注。
配套軟件具備數據分析功能，可進行在線測量，包括直線距離，區域面積，土方體積，具體點位信息定位。通過這一系列功能，協助消防指戰員測量災區的受災面積，決口跨度測量等，助力災情評估、人員搜救路徑規劃。
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極飛的泡沫還能夠吹多久？下一個暴雷的會不會是極飛?
展開 ANSYS拓撲優化-趙州橋
它是中國第一石拱橋，在漫長的歲月中，雖然經過無數次洪水沖擊、風吹雨打、冰雪風霜的侵蝕和8次地震的考驗，卻安然無恙，巍然挺立在洨河之上。
趙州橋為一座上承式拱橋，全長50.82米，橋寬9.6米，橋高7.23米，主孔跨徑37.02米；主拱券等厚1.03米，上部有護拱石；主拱券兩側各有兩個凈跨分別為3.8米和2.85米的小拱，可增加過水面積16%；橋梁重2800噸。
【案例描述】
按照趙州橋的尺寸參數縮小100倍建模，模擬趙州橋長為50.82mm，寬為9.6mm，高為7.23mm，在兩端下方增加寬2mm，高2mm的底座用于施加固定約束，在橋面上施加1000Mpa的壓力，求解橋體的變形和應力，然后用ANSYS拓撲優化工具對橋體優化，得到體積為原來30%并且剛度最大的結構。
【案例分析】
如案例描述過程，首先對實體模型結構分析得到應力和位移，然后用ANSYS拓撲優化對結構進行優化，最后對優化后的結構做驗證分析。
【案例過程】
1）打開ANSYS WORKBENCH打開WORKBENCH建立靜力學分析系統，將單位改為Kg，mm，s系列。
1）右鍵點擊A3并且打開SCDM開始建模，具體建模過程這里省略。
2）劃分網格，網格大小為0.5mm的六面體網格。
3）橋的下方底座施加固定約束。
4）橋面施加1000Mpa的壓力。
5）在結果文件中插入位移和平均等效應力的結果并且求解。
6）位移云圖，最大位移為3.94e-5mm，分布在橋體的中間。
7）應力云圖，最大應力為0.08Mpa，分布在橋底座與橋體連接處。
展開 破浪前行，鏖戰洪水 | 測量每朵浪花的力量，為防洪堤保駕護航
一入汛期，便迎來多地的強降雨，導致長江流域多處洪水致災。為了防止和減輕洪水災害，防洪工程必不可少，防洪工程的維護與建設也變得越發緊迫。其中，防洪系統開發的一個重要組成部分，就是需要了解波浪對防洪工程的影響。
2018年夏季，巴西德爾夫特大學土木工程學院流體力學實驗室開展了一個項目，采用 HBM力傳感器 測量波浪對懸垂防洪堤的影響。項目有多個合作伙伴，包括荷蘭科學研究組織（NWO）、Rijkswaterstaat、Witteven+Bos、PT Structural 和Deltares、荷蘭水與底土知識創新研究所等。研究結果將有助于開發并升級的水工建筑物。
問題：洪水和堤壩決口給全世界造成了相當大的影響和破壞。
解決方案：通過收集更多關于海浪沖擊力的信息，幫助研究人員建造更加堅固安全的結構。
結果：對物理試驗的原始數據進行處理和分析。研究結果對新防洪工程的建設具有一定的參考意義。
測量波浪對垂直結構的沖擊強度
德阿爾梅達（Ermano de Almeida）目前正在研究波浪對鋼制水防模型的影響，這是其攻讀博士學位的研究課題。研究波浪對防洪工程的影響不僅在理論和實踐上很有趣，并且，管理和控制水資源也將是未來幾十年最重要的挑戰之一。
De Almeida 目前的研究重點是垂直鋼制混凝土水工結構。這種結構廣泛應用于港口、船閘和出水口，包括荷蘭北海沿岸的防洪堤。作為防洪工程，其一般需要與液壓和機械裝置結合使用，在漲潮或風暴潮期間關閉排水口或水道，確保防洪安全。
研究項目的目的是測量波浪對垂直結構的沖擊強度。由于波浪的強度不能向上轉移，這些力對懸垂的垂直結構沖擊特別大，并對懸垂結構施加非常巨大的力，如防洪堤上方的混凝土保護邊緣。
展開 積鼎CFD：基于Virtualflow在潰壩洪水演進數值仿真分析
auth_key=1720367999-0-0-261aeabe10094355714b5d214daae58a&x-bce-process=image/auto-orient,o_1" width="282"></p><p class="ql-align-center">圖6 t=37.91s時的洪水總體壓力及壓力分布</p><p>由圖6可以清晰地觀察到潰壩洪水遇到河岸時，流速發生巨大變化的現象，雖然洪水在下游無障礙河道區的水平流速更大，但變化較小。洪水對河岸的壓力與水在該河岸的流速變化直接相關。計算結果中壓力分布與速度變化情況是一致，如圖所示，即洪水流速變化更大的河岸承受洪水的壓力也更大。</p><p>圖7為河灣距離河底6m水平截面不同時刻的壓力分布。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://bexp.135editor.com/files/users/1445/14451217/202407/nzfJntEp_B7Qn.png?auth_key=1720367999-0-0-1dc5e6c7d8cb683bc148b7e9250db838&x-bce-process=image/auto-orient,o_1"></p><p class="ql-align-center">圖7 河灣距離河底6m水平截面不同時刻的壓力分布</p><p><br></p><p>由圖7可知，雖然由于洪水蔓延狀態不同河灣受到的壓力有所變化，但受到較大水壓和洪水沖擊的區域相對恒定，而這些河岸受到的沖擊經過時間積累后更容易出現危險狀況。總體來說，CFD流體分析有助于防范并削弱潰壩風險以及洪水對下游造成危害。
展開 8000噸火車開上涪江大橋抗洪！第一次這么做！成都路局是這樣考慮的
【直擊】
洪水退去，工程師進行橋梁自振頻率檢測
11日18時許，成都商報記者來到綿陽涪江鐵路橋，洪水已經退去了一些，幾名綿陽工務段的職工站在鐵路橋上，手中拿著令旗，等候著鐵路橋恢復后的第一列列車。另外幾名工人站在鐵路橋頭的一處營房內，做好隨時救災工作。
在橋上，還有幾名工程師，攜帶著相關裝備，來到鐵路橋的中央，一名工程師從一處延伸到鐵路橋外的鐵梯，直接下到橋下，利用設備開始相關檢測。在他們的附近，也有幾名工作人員拿著令旗和對講機，好隨時知道列車何時到來，以便及時通知檢測人員。
“我們這是在進行橋梁自振頻率檢測，通過這個檢測，然后與正常值進行比較，能夠反應橋梁基礎是否存在病害，以此判斷橋梁設備狀態，同時每列列車通過后對橋梁和線路狀態進行檢查，直到恢復常速。”綿陽工務段橋隧技術科工程師鄧唐介紹，每次遭遇洪水后，他們都會做這一項工作，主要是保證鐵路橋的安全。
據了解，2008年5月12日特大地震后，在唐家山堰塞湖即將泄洪之際，為了保證鐵路安全，鐵道部要求中鐵二局在48小時內對橋墩進行加固，3000多名鐵路工人匯集到涪江鐵路大橋。每個橋墩周圍，被焊接的鋼軌圍起了大塊的石頭，在每一個橋墩的迎水面上，掛滿了由鋼絲穿起來的廢舊輪胎，鐵路橋兩邊的護坡上，堆滿了被鋼絲網固定的沙袋。在涪江鐵路橋加固的時候，他們對涪江中央沒有根基的3至8號橋墩，采用鋼絲網內裝石頭沉入水下，通過巨石重壓來加固根基；對根埋設較淺的16至18號橋墩用鋼軌圍欄打樁，在橋墩周圍形成包圍圈，填上石頭增加橋墩抗擊洪水的沖擊力。初步統計，這次加固涪江鐵路大橋所用石塊重量超過了300噸。
展開 學習CFD，沒準還能成為電影藝術家
最近的模擬都關注于體積，這樣既能表達一個傾瀉鏡頭或者洪水在剛體周圍沖擊的鏡頭，也能表達水下位置的高度對水表面的影響，即在海灘上陸地降低造成的破碎波（Breaking waves）。上述關于體積的流體模擬底層的一些基本問題列出如下：
質量守恒，即模擬過程（或者說算法）中水不會消失。
動量或能量守恒。
體積守恒->即不可壓縮性->不像真實的水，這可能看上去很奇怪，聲音不可以在水下傳播嗎？但對于視覺特效來說，這個假設已經足夠接近真實，使數學運算極大地簡化
相關加速度（connective acceleration）—空間控制的加速度，例如水流出去或者灌入時作用于流體的主要有兩種力，用一兩段我們可以用數學把它們表示出來的話說，流體被認為受重力和它自己壓力的影響。
對于大多數流體我們忽略了粘度，但不是全部忽略，粘度影響小的時候我們忽略它
邊界情況——最后也是最關鍵的——流體的邊界非常重要，那可能是一個表面或者一個分界。在Bridson的書Fluid simulation for CG (2008)中，提到“大多數數字流體模擬的‘趣味’就在于正確地得到邊界情況。”有三種情況——固體面，或自由流動的表面，和最困難的，其他液體（最后一種情況在電影中很少見）。
模擬解算斯托克斯方程
Navier-Stokes方程是一套描述多種流體（包括氣體）行為的方程。Navier-Stokes方程已經出現了兩百年左右，但如同我們上文中所做的規避，它是一套一般問題的子集，建立在一些特效工業最關注的關鍵性假設之上。Navier Stokes方程的解并不是一個42之類的數字，它解出一個速度場——或者說一個復合矢量。Navier Stokes方程不指示位置，而是速度。這點很重要，也困惑了很多人——這些矢量不是如同速度一樣分布在空間中的點。
展開 
學習CFD，沒準還能成為電影藝術家
最近的模擬都關注于體積，這樣既能表達一個傾瀉鏡頭或者洪水在剛體周圍沖擊的鏡頭，也能表達水下位置的高度對水表面的影響，即在海灘上陸地降低造成的破碎波（Breaking waves）。上述關于體積的流體模擬底層的一些基本問題列出如下：
質量守恒，即模擬過程（或者說算法）中水不會消失。
動量或能量守恒。
體積守恒->即不可壓縮性->不像真實的水，這可能看上去很奇怪，聲音不可以在水下傳播嗎？但對于視覺特效來說，這個假設已經足夠接近真實，使數學運算極大地簡化
相關加速度（connective acceleration）—空間控制的加速度，例如水流出去或者灌入時作用于流體的主要有兩種力，用一兩段我們可以用數學把它們表示出來的話說，流體被認為受重力和它自己壓力的影響。
對于大多數流體我們忽略了粘度，但不是全部忽略，粘度影響小的時候我們忽略它
邊界情況——最后也是最關鍵的——流體的邊界非常重要，那可能是一個表面或者一個分界。在Bridson的書Fluid simulation for CG (2008)中，提到“大多數數字流體模擬的‘趣味’就在于正確地得到邊界情況。”有三種情況——固體面，或自由流動的表面，和最困難的，其他液體（最后一種情況在電影中很少見）。
模擬解算斯托克斯方程
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