ansys水動力模型的案例
建立水動力模型！
前言
前文已經(jīng)講了如何制作網(wǎng)格文件（.mdf文件），這一博文就講如何建立水動力模型。
Step 1 導(dǎo)出mesh文件
前文制作好的mdf網(wǎng)格文件不可以直接拿來用的，需要先導(dǎo)出成mesh文件，步驟如下三圖：
于是，就可以看到你設(shè)定的文件夾里出現(xiàn)了一個 .mesh 的文件，這個就可以用作建立模型了。
Step 2 設(shè)置模型參數(shù)
首先，選擇【MIKE 21】→【Flow Model FM（.m21fm）】，然后就打開了設(shè)置參數(shù)的界面，如下兩圖：
接下來，設(shè)置一下參數(shù)。
【Domain】，加載mesh文件，其他參數(shù)均保持默認(rèn)。
【Time】，這個需要自己設(shè)置，如下圖：
模擬結(jié)束時間 － 模擬開始時間 = 時間步長 × 時間步數(shù)
對于時間步長如何確定，也并沒有特定的要求，我一般是根據(jù)情況取 60(1分鐘) 或 120(2分鐘) 或 180(3分鐘) 或 240(4分鐘)。
關(guān)于時間步長和時間步數(shù)，我自己做了一個 Excel 小工具，很方便計算，上傳到我的CSDN資源庫里了，有需要的讀者可以到資源欄目中自行下載（不需要積分），叫做：【MIKE小工具】-計算時間步數(shù)-晏長街。
【Module Selection】，模塊選擇，其中水動力模塊（Hydrodynamic）是必選的。我們這里也只選擇水動力模塊。
接下來的設(shè)置就都是水動力模塊的參數(shù)了。
【Solution Technique】，算法。
Shallow water equations，淺水方程，Time和Space均選擇低階運算方法（Low order，fast algorithm）就行，其余均保持默認(rèn)。
Transport equations，傳輸方程，均保持默認(rèn)。
展開 基于二維水動力模型的密度驅(qū)動流模擬
這說明密度差異帶來的流動更能抵抗上游來水的影響。對于工況C，其結(jié)果與工況A的比較相似。這些分析與前兩個理論情形算例得到的結(jié)論是一致的。
圖
11 仿真時間一天后的各工況鹽度分布圖。
（工況A：只考慮密度驅(qū)動；
工況B：只考慮擴(kuò)散；
工況C：同時考慮擴(kuò)散和密度驅(qū)動）
03 案例總結(jié)
該案例使用二維水動力數(shù)值仿真研究了二維模型下密度分布不均帶來的影響，對比了擴(kuò)散和密度驅(qū)動兩種作用的效果，發(fā)現(xiàn)密度驅(qū)動帶來的效應(yīng)比擴(kuò)散作用更加明顯。
對密度驅(qū)動來說，河道地形也會對結(jié)果造成影響。在該案例中，梯形河道的鹽度分布變化速度要比矩形河道更快。而對于擴(kuò)散而言，兩種河道的差異很小。此外，深水區(qū)的鹽度要比淺水區(qū)要高。在尼羅河入海口算例中，密度差異帶來的流動有效地抵抗了上游來水的影響，使得含鹽水的侵入長度沒有出現(xiàn)大幅的減小。
04 小結(jié)
在氣候變化的大背景下，海平面上升已成事實，入海口處的鹽平衡將被打破，或?qū)@些區(qū)域的生態(tài)等方面造成較大的影響。該案例展現(xiàn)了通用二維水動力軟件在模擬存在鹽度分布差異的水動力仿真能力，驗證了二維水動力在評估海平面上升對入海口區(qū)域的影響的可能性。
文章來源：遠(yuǎn)算云仿真
展開 【CAE案例】應(yīng)用水動力仿真建立海洋氣象區(qū)域模型
所有這些經(jīng)營建設(shè)活動，都需要使用可靠的高分辨率數(shù)據(jù)和最適用的模擬軟件作為支撐，在研究范圍內(nèi)搭建模型，對區(qū)域性的共同影響進(jìn)行模擬復(fù)現(xiàn)，全面規(guī)劃。
在這種情況下，由意大利SPERI機(jī)構(gòu)資助的智能波項目開發(fā)了一個先進(jìn)的建模框架，為決策者提供可靠的管理服務(wù)。目前由西西里地區(qū)資助，部分區(qū)域已投入開發(fā)，建立了包括地中海、墨西哥灣和波斯灣的海洋區(qū)域模型。這些模型使用了先進(jìn)的多用途有限元水動力模型open TELEMAC，生成網(wǎng)格的空間分辨率可選范圍極大，從整個海域數(shù)百公里的海岸邊界，到特定位置的水工建筑物，都可以精確描述海洋氣象變化。
02
案例展示
研究區(qū)域
建立了三種不同的海洋區(qū)域模型來模擬地中海、墨西哥灣和波斯灣的運動特征。該模型使用open TELEMAC中的兩個模塊：用來模擬波浪的TOMAWAC和負(fù)責(zé)二維水動力的TELEMAC-2D，它們能夠模擬不同尺度下的各種海洋氣象過程。
網(wǎng)格
各區(qū)域網(wǎng)格的范圍設(shè)置得非常廣泛，凡可能對研究區(qū)域產(chǎn)生影響的海域均涵蓋在內(nèi)。本次研究網(wǎng)格密度設(shè)定為5km。建立的三角形網(wǎng)格具有自適應(yīng)的分辨率，會根據(jù)地形和海岸線的特征而輕微改變密度。
展開 水工弧形鋼閘門有限元ANSYS模型 CAE 水工鋼結(jié)構(gòu) ￥399
水工弧形鋼閘門有限元ANSYS模型，附件包含完整的db文件，ansys15.0版本及以上高版本均可以打開，模型完整可以進(jìn)行各種靜力動力計算。展示圖靜力計算結(jié)果云圖。
本人擅長平面鋼閘門，弧形閘門，對開式弧形閘門各種類型閘門及鋼結(jié)構(gòu)建筑、水壩強(qiáng)度校核，包括靜力分析，干模態(tài)，濕度模態(tài)（添加附加質(zhì)量），地震時程分析（考慮恒定荷載，重力水壓力等），地震譜分析（針對水壩閘室無質(zhì)量地基法等），弧形閘門支臂曲曲分析（包括考慮重力和不考慮重力）
【CAE案例】數(shù)據(jù)同化在一維水動力洪峰預(yù)報模型中的應(yīng)用
今天將從實時洪水預(yù)報的角度切入，講解數(shù)據(jù)同化在一維水動力洪峰預(yù)報模型中的應(yīng)用。
案例展示
法國的馬爾納河流域?qū)儆诳λ固氐孛玻匦螐?fù)雜，這大大增加了在模型中準(zhǔn)確設(shè)置上游流量和橫流流量的難度。當(dāng)?shù)睾樗A(yù)報中心針對馬爾納流域建立了兩個模型，分別為Marne Village model和 Marne Amont Model，見圖1。
這兩個模型雖然可以達(dá)到洪水預(yù)測的目的，但是其忽略了支流和地形的影響導(dǎo)致模型結(jié)果精度不夠。
為了提高預(yù)測精度，法國機(jī)構(gòu)CERFACS的工程師將兩個模型合成為一個全局模型，并且使用軟件OpenPALM與Mascaret耦合，將數(shù)據(jù)同化的算法應(yīng)用到一維水動力模型中，以此來對原本忽略的喀斯特地貌和各支流帶來的非線性影響進(jìn)行統(tǒng)一的推演。
注：數(shù)據(jù)同化（Data Assimilation，下文中以DA表示）是用于減少模型不確定性的方法之一，數(shù)據(jù)同化能夠結(jié)合觀測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果推算出最佳估值，具有預(yù)報和降低數(shù)值模擬的不確定性這兩種優(yōu)點。
展開 【CAE案例】基于二維水動力模型的密度驅(qū)動流模擬
這說明密度差異帶來的流動更能抵抗上游來水的影響。對于工況C，其結(jié)果與工況A的比較相似。這些分析與前兩個理論情形算例得到的結(jié)論是一致的。
圖 11 仿真時間一天后的各工況鹽度分布圖
工況A：只考慮密度驅(qū)動；
工況B：只考慮擴(kuò)散；
工況C：同時考慮擴(kuò)散和密度驅(qū)動
03 案例總結(jié)
該案例使用二維水動力數(shù)值仿真研究了二維模型下密度分布不均帶來的影響，對比了擴(kuò)散和密度驅(qū)動兩種作用的效果，發(fā)現(xiàn)密度驅(qū)動帶來的效應(yīng)比擴(kuò)散作用更加明顯。
對密度驅(qū)動來說，河道地形也會對結(jié)果造成影響。在該案例中，梯形河道的鹽度分布變化速度要比矩形河道更快。而對于擴(kuò)散而言，兩種河道的差異很小。此外，深水區(qū)的鹽度要比淺水區(qū)要高。在尼羅河入海口算例中，密度差異帶來的流動有效地抵抗了上游來水的影響，使得含鹽水的侵入長度沒有出現(xiàn)大幅的減小。
04 小結(jié)
在氣候變化的大背景下，海平面上升已成事實，入海口處的鹽平衡將被打破，或?qū)@些區(qū)域的生態(tài)等方面造成較大的影響。該案例展現(xiàn)了通用二維水動力軟件在模擬存在鹽度分布差異的水動力仿真能力，驗證了二維水動力在評估海平面上升對入海口區(qū)域的影響的可能性。
更多資訊可登錄格物CAE官方網(wǎng)站
https://cae.yuansuan.cn/
遠(yuǎn)算科技在bilibili、頭條、知乎、技術(shù)鄰定期發(fā)布課程視頻等內(nèi)容
或關(guān)注微信公眾號遠(yuǎn)算云仿真
敬請關(guān)注
展開 【CAE案例】利用三維水動力模型研究模擬澤布魯日港的渦流模式
圖5 在不增加港口沿岸底部摩擦?xí)r，渦旋演變過程圖
B．湍流模型/渦流粘度
為了測試水平湍流模型設(shè)置對港口模型的敏感性，IMDC的工程師采用了水平渦流粘度恒定為1 m2/s的模型來進(jìn)行仿真計算。計算表明，采用恒定水平渦流粘度模型時結(jié)果比水平渦流粘度約為0.01 m2/s的Smagorinsky格式略高。高粘度系數(shù)的使用削弱了港口入口處的射流(圖6a)。隨著時間演進(jìn)，次級渦旋產(chǎn)生，但仍弱于主渦旋(圖6b)。因此在這種情況下，在退潮開始時，主渦旋仍留在港口(圖6c)，且比次級渦旋略強(qiáng)。然而，隨著時間演進(jìn)，主渦旋最終消失，流動方向最終與ADCP的測量結(jié)果相同(圖6d)。
圖6 采用1m2/s的恒定水平粘滯度的模型計算結(jié)果
06 研究結(jié)論
IMDC的工程師為了研究澤布魯日港的渦旋，建立了三維水動力的模型。經(jīng)過對比驗證，水動力模型的計算結(jié)果與ADCP的實際測量結(jié)果吻合度高。當(dāng)一個強(qiáng)入流輸入港口，在高水位到達(dá)前會形成一個強(qiáng)射流，該射流將產(chǎn)生一個順時針旋轉(zhuǎn)的主渦旋和一個逆時針旋轉(zhuǎn)的次級渦旋，其中只有逆時針的次級渦旋在退潮時仍然可見。對水動力模型的敏感性分析表明，計算結(jié)果對靠近港口邊緣的河床摩擦非常敏感，且水平渦流粘滯度的變化也會導(dǎo)致港口內(nèi)出現(xiàn)不同數(shù)量的渦。
07 小結(jié)
本文主要講述了IMDC的工程師使用水動力通用仿真軟件建立三維水動力學(xué)模型來對澤布魯日港港口由于潮汐產(chǎn)生的渦流進(jìn)行了仿真計算，并與ADCP的實際測量結(jié)果進(jìn)行了對比。IMDC的研究表明，三維水動力的仿真計算結(jié)果具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確性和可靠性，可以服務(wù)于港口處產(chǎn)生的渦旋對港口淤積的影響研究。
展開 積鼎CFDPro水文水動力模型，專為中小流域洪水“四預(yù)”研發(fā)的流體仿真技術(shù)
水動力模型與水文模型是水利工程與水文學(xué)研究中不可或缺的兩大工具。水動力模型著重于流體運動的動力學(xué)機(jī)制，通過一系列方程組捕捉水流的時空變化，而概念性水文模型則側(cè)重于流域尺度的水文循環(huán)過程，利用物理概念與經(jīng)驗關(guān)系進(jìn)行近似模擬。兩者相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成了現(xiàn)代水文學(xué)與水資源管理領(lǐng)域的核心分析手段。積鼎科技結(jié)合了水文的產(chǎn)流機(jī)制和水動力的對流動的準(zhǔn)確計算，創(chuàng)新研發(fā)CFDpro—水文水動力模型，這是一種充分適用于中小流域洪水四預(yù)的基于二維不規(guī)則網(wǎng)格的精細(xì)化產(chǎn)匯流模型。
CFDPro水文水動力模型：適用于中小流域洪水四預(yù)的精細(xì)化產(chǎn)匯流模型
經(jīng)過多年研發(fā)和實踐打磨，積鼎科技結(jié)合了水文的產(chǎn)流機(jī)制和水動力的對流動的準(zhǔn)確計算，創(chuàng)新研發(fā)CFDpro—水文水動力模型，這是一種充分適用于中小流域洪水四預(yù)的基于二維不規(guī)則網(wǎng)格的精細(xì)化產(chǎn)匯流模型。針對中小流域的暴雨洪水具有洪水反應(yīng)快，洪水空間分布及推進(jìn)反應(yīng)真實等特點，能夠一次計算同時完成洪水預(yù)報和淹沒分析，可通過雨量站的實測數(shù)據(jù)和數(shù)值氣象預(yù)報的網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)報和演進(jìn)計算。具體特征如下所述。
· 二維不規(guī)格網(wǎng)格空間劃分
在研究對象的集水范圍內(nèi)，通過二維網(wǎng)格的形式對空間進(jìn)行離散，網(wǎng)格的節(jié)點保存高程值。
圖1 研究區(qū)域影像圖
圖2 研究區(qū)域網(wǎng)格離散圖
· 針對不同土地特征的下墊面設(shè)置
下墊面根據(jù)降雨到產(chǎn)流的不同特征分為水體、水泥地、裸土、草地以及林地等多種土地特征。根據(jù)相關(guān)的土地利用性質(zhì)影像圖資料就可方便快捷的進(jìn)行自動映射到網(wǎng)格上，如下圖所示。
圖3 土地屬性網(wǎng)格圖
整個垂直空間的降雨截流、產(chǎn)流及下滲架構(gòu)如下表
· 靈活精準(zhǔn)的面雨量計算
面雨量的計算是根據(jù)監(jiān)測雨量的點的位置關(guān)系進(jìn)行空間距離權(quán)重插值。
展開 水工弧形鋼閘門有限元ANSYS模型鋼結(jié)構(gòu) ￥399
水工弧形鋼閘門有限元ANSYS模型，附件包含完整的db文件，ansys15.0版本及以上高版本均可以打開，模型完整可以進(jìn)行各種靜力動力計算。展示圖靜力計算結(jié)果云圖。
本人擅長平面鋼閘門，弧形閘門，對開式弧形閘門各種類型閘門及鋼結(jié)構(gòu)建筑、水壩強(qiáng)度校核，包括靜力分析，干模態(tài)，濕度模態(tài)（添加附加質(zhì)量），地震時程分析（考慮恒定荷載，重力水壓力等），地震譜分析（針對水壩閘室無質(zhì)量地基法等），弧形閘門支臂曲曲分析（包括考慮重力和不考慮重力）
ANSYS 有限元模型 平面鋼閘門 水工鋼結(jié)構(gòu) 鋼閘門 ￥299
水工平面鋼閘門有限元ANSYS模型，附件包含完整的db文件，ansys15.0版本及以上高版本均可以打開，模型完整可以進(jìn)行各種靜力動力計算。展示圖靜力計算結(jié)果云圖。
本人擅長平面鋼閘門，弧形閘門，對開式弧形閘門各種類型閘門及鋼結(jié)構(gòu)建筑、水壩強(qiáng)度校核，包括靜力分析，干模態(tài)，濕度模態(tài)（添加附加質(zhì)量），地震時程分析（考慮恒定荷載，重力水壓力等），地震譜分析（針對水壩閘室無質(zhì)量地基法等），弧形閘門支臂曲曲分析（包括考慮重力和不考慮重力）
《ANSYS LS-DYNA動力分析方法與工程實例（第二版）》-模型文件-5657
k文件
