水力機械數值模擬
關注創建者：wangfire 創建時間：2015-12-23
水力機械數值模擬的視頻教程
管流單元與水力壓裂、限流法壓裂數值模擬
講述了管流單元與連接單元的基礎理論知識； 講述了如何將管流單元應用于水力壓裂數值模擬； 講述了將管流單元應用于水力壓裂的三種主要用途：添加水頭；直井單層水力壓裂；水平井分段多簇壓裂時裂縫的競爭起裂與延伸過程的模擬。 附件為課程操作步驟以及對應的inp文件（更新了inp文件并添加了直井段的案例）。 更新了二維模型的建立過程及案例。
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中核核反應堆熱工水力實驗室：多相流數值計算在核電研發中的應用簡介
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水力機械數值模擬的實例教程
水力壓裂裂縫三維擴展ABAQUS數值模擬研究
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從實際操作上來講，螺旋槳的直接數值模擬方法可以分為三種：
Moving Reference Frames (MRF)
Rigid Body Motion (RBM)
Overset Mesh (OM)
MRF為運動參考系法，顧名思義，該方法通過引入相對運動參考系來處理槳的旋轉問題，將復雜的問題進行簡化，是一種穩定性好、易于收斂的穩態方法。
RBM為剛體運動法，也稱之為滑移網格法，該方法通過網格的旋轉來模擬槳的真實運動，在旋轉域和外部靜止域之間通過交界面進行流場信息傳遞，是一種瞬態方法。
OM為重疊網格法，也稱之為嵌套網格法，最近幾年應用的越來越廣泛和成熟。與RBM法類似，該方法也是一種瞬態方法，只是處理交界面的方式有所不同。
對比以上三種方法，各有其優缺點：
MRF方法是一種穩態方法，因此具有設置簡單、計算快速、易于收斂等優點，在計算螺旋槳的敞水曲線時一般采用該方法，計算精度滿足要求，資源耗費較少，性價比高。
RBM方法是一種瞬態方法，相對于MRF，不僅能夠求得敞水曲線，還能夠得到流場的更多信息，比如壓力脈動、流場演變等，但是計算時間較長，對硬件的要求也更高。
OM方法與RBM方法類似，得益于重疊網格在處理諸如極限、交叉、耦合等運動方面的優勢，該方法在處理船-槳-舵耦合運動及干擾、自航模、操縱性模擬等方面應用更為廣泛。
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從網格生成的角度來看，MRF方法和RBM方法可以共用一套網格，二者處理計算域、交界面的方式完全相同，因此本次推送主要介紹這兩種方法，OM方法因為網格需要單獨生成，因此放在下次推送中進行介紹。
下面以KP505槳模為案例，對螺旋槳模擬的主要步驟進行介紹。
展開 COMSOL水力壓裂數值仿真 ￥800
<p>水力壓裂是一項有廣泛應用前景的油氣井增產措施，<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%B0%B4%E5%8A%9B%E5%8E%8B%E8%A3%82%E6%B3%95/5871590" rel="noopener noreferrer" target="_blank">水力壓裂法</a>是目前開采天然氣的主要形式，要求用大量摻入化學物質的水灌入頁巖層進行液壓碎裂以釋放天然氣。水力壓裂就是利用地面<a href="https://baike.baidu.com/item/%E9%AB%98%E5%8E%8B%E6%B3%B5/523281" rel="noopener noreferrer" target="_blank">高壓泵</a>，通過井筒向油層擠注具有較高粘度的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%8E%8B%E8%A3%82%E6%B6%B2/7949933" rel="noopener noreferrer" target="_blank">壓裂液</a>。當注入壓裂液的速度超過油層的吸收能力時，則在井底油層上形成很高的壓力，當這種壓力超過井底附近油層巖石的破裂壓力時，油層將被壓開并產生裂縫。這時，繼續不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會繼續向油層內部擴張。
展開 今天學習的案例是Workbench含斜拉索&橋梁&小車行駛過程數值模擬。難點是小車行駛過程中整車產生的重力引起的輪胎變形的不同等效形式和復雜時域載荷如何施加到系統模型當中。
本案例還是遵循377原則，即三大步三小步。如圖所示。
1.前處理
1.1幾何模型系統的構建
導入模型如圖所示。
1.2材料模型系統的構建
密度：7850
楊氏模量：210e9
泊松比：0.3
1.3有限元模型系統的構建
1.3.1材料賦予
1.3.2連接關系：轉動、固定和移動
1.3.3網格劃分
2.求解
2.1載荷邊界條件
轉動副
2.2位移邊界條件
2.3求解設定
時間0.1s，初始步數25，最小步數20，最大步數250，打開大變形。
下面是本案例的思維導圖。
展開 必須基于對地下儲層的精細認識，找到有針對性的開發技術路線：水力壓裂。
二、 Cohesive element原理
ABAQUSd提供一種粘結單元（cohesive element），用以模擬兩個部分之間的粘性連接，一般來說，它要求粘結材料尺寸和強度都小于粘結部分（比如多層復合材料的膠粘層），進而可以利用cohesive element模擬材料的斷裂。從本質上講，利用cohesive element模擬材料的斷裂其實是單元刪除方法的一種。
Cohesive element的中面雖然能夠承受拉伸和剪切的應變，但并不能產生任何應力，因此，cohesive element 只能支持垂直于上下表面的牽引-分離破壞準則（Traction-separation laws）。
圖1 黏聚力模型示意圖
圖2 雙線性型黏聚力模型
ABAQUS中的Cohesive element 方法可應用于水力壓裂技術。其計算流程如下：
1.對預知的裂縫路徑（區域）進行細化分割。
2.在mesh的時候在裂縫區域賦予cohesive element。
3.設置合適的斷裂準則（Traction-separation laws）。
4.在輸出中設置不顯示破壞的單元。
5.加載，后處理。
三、模型設置
首先用python全局隨機設置隨機大小、形狀、性質的礫石；其次，采用插件全局插入內聚力單元；最后設置網格、增量步、時間、提交job。
圖3 裂縫穿過礫石
圖4 裂縫沿礫石表面擴展
圖5 裂縫穿過大礫石擴展
五、結論：
1. 總體上，裂縫沿最大主應力方向擴展；
2. 裂縫擴展方式與礫石的角度有關系；
3. 裂縫擴展擴展與礫石力學性質有關。
展開 
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模型：常規態近場動力學
語言：Fortran
可實現完整多晶巖石或帶預制裂紋多晶巖石的單軸壓縮試驗的數值模擬，可出應力-應變曲線、損傷等演化過程。
（贈送代碼使用指導）
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<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202601/attachment/9bac158311de4b1d880ef5c9c2f2ef97
采用cohesive單元全局插入模擬裂縫擴展。儲層物性參數：彈性模量30GPa，泊松比0.25，流體比重980N/m^3，滲透系數1e-7m/s，孔隙比0.1。cohesive單元參數：彈性類型為面作用力，彈性模量30GPa，損傷準則采用最大正應力準則，抗拉強度為6MPa，抗壓和抗剪切強度為100MPa，損傷演化類型為位移，破壞位移為0.001mm，損傷穩定粘性系數為1e-5，液體泄漏頂部系數和底部系數為
本計劃由歐洲區域發展基金共同資助
本文由Gwena?l CHEVALLET、Marie-Christine GERMAIN及Sarah LASNE共同撰寫，來自BRL ingenierie。
BRL ingenierie擁有超過60年的大型水利基礎設施經驗，是法國及國際水利工程領域的重要參與者。
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型號： 凌炫E3700單屏
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處理器
<p>個人歷時多年，面向結構力學等多物理耦合場的仿真工作流，涵蓋建模、網格、材料、邊界條件、求解器耦合、前處理、后處理、工作流自動化、以及性能與擴展性方面的考慮，發布一個前后處理可視化框架。</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable
<figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202510/attachment/81773190b585442ea6245ea740f88879.png" style="display: inline-block
關鍵詞：FLUENT，圓柱繞流，結構優化，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值模擬。通過數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。以某一確定結構參數和操作參數的圓柱繞流為例進行以下數值模擬流程介紹。通過精細的網格劃分和仿真設置，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
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<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202510/attachment/c7bbf6ffbc254e54b5060979f385ab74
今天學習的案例是Workbench盤式制動器系統瞬態動力學評估。難點是能量的輸入和輸出決定的是什么和當出現不合理的結果以后如何思考。
本案例還是遵循377原則，即三大步三小步。如圖所示。
1.前處理
1.1幾何模型系統的構建
導入模型如圖所示。
1.2材料模型系統的構建
密度：980
