三維數(shù)值建模的案例
【CFD數(shù)值仿真算例】三維魚(yú)類游動(dòng)數(shù)值仿真
仿真設(shè)計(jì)：
【仿真平臺(tái)】自建高性能計(jì)算集群
【算例說(shuō)明】通過(guò)CFD數(shù)值仿真，可得到三維魚(yú)類游動(dòng)規(guī)律及其流場(chǎng)分布
【工程應(yīng)用】群體運(yùn)動(dòng)減阻、柔性體流固耦合數(shù)值仿真等
【創(chuàng)新貢獻(xiàn)】浸沒(méi)邊界法+FSI+自主代碼研發(fā)
！！！文章內(nèi)容轉(zhuǎn)自微信公眾號(hào)“云數(shù)仿真”，更多精彩內(nèi)容請(qǐng)前往微信公眾號(hào)進(jìn)行關(guān)注
液滴碰撞三維數(shù)值模擬
fluent模擬液滴碰撞，液膜呈方形
CAE干貨丨航空發(fā)動(dòng)機(jī)三維數(shù)值仿真技術(shù)
引入人工智能技術(shù)，一方面，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)物理規(guī)律和機(jī)器學(xué)習(xí)方法，獲取融合多系統(tǒng)特征的發(fā)動(dòng)機(jī)降階模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多學(xué)科耦合仿真，可實(shí)現(xiàn)高效率求解、獲得高精度數(shù)值解，拓展仿真應(yīng)用技術(shù)的邊界；另一方面，利用知識(shí)計(jì)算技術(shù)，引入試驗(yàn)、裝配及使用數(shù)據(jù)特性因子，構(gòu)建適合航空發(fā)動(dòng)機(jī)全流程仿真的統(tǒng)一權(quán)威真相源，提高模型的應(yīng)用范圍和仿真的可信度，若進(jìn)一步與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)合，可構(gòu)建高保真發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字孿生體，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)實(shí)時(shí)仿真，并提供獨(dú)特且有價(jià)值的可視化展示。
部件／ 整機(jī)級(jí)／ 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)一體化全三維高保真仿真
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，E級(jí)（Exascale）計(jì)算機(jī)于近年投入使用，其超大規(guī)模的計(jì)算資源和對(duì)復(fù)雜模型的分析能力將給航空發(fā)動(dòng)機(jī)仿真帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)仿真中存在的因計(jì)算能力不足無(wú)法開(kāi)展的問(wèn)題將可能得到完美解決。
對(duì)于全發(fā)動(dòng)機(jī)湍流燃燒及整機(jī)進(jìn)排氣耦合模擬，當(dāng)前普遍采用RANS方法降低部分網(wǎng)格量進(jìn)行典型狀態(tài)的差量計(jì)算，但對(duì)于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)非設(shè)計(jì)狀態(tài)的非定常仿真，包含全環(huán)旋轉(zhuǎn)部件、二次流、燃燒化學(xué)和耦合熱傳導(dǎo)等復(fù)雜幾何和復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象，必須保證網(wǎng)格數(shù)量，其計(jì)算量無(wú)疑是巨大的。例如渦輪葉片的壽命預(yù)測(cè)是一個(gè)典型的多學(xué)科問(wèn)題，要求模擬外部空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題、冷卻通道流動(dòng)、熱傳導(dǎo)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和壽命預(yù)測(cè)，葉片故障通常由局部現(xiàn)象主導(dǎo)，因而高保真度仿真將會(huì)是提高壽命分析可靠性的基本因素，實(shí)際的分析只能采用高低保真度模型混合的方法，結(jié)果偏差較大。Burdet和Abhari估計(jì)準(zhǔn)確模擬膜冷卻渦輪葉片所需要的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)在5000萬(wàn)到1億個(gè)。
展開(kāi) 國(guó)產(chǎn)三維云CAD:CrownCAD完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)三維幾何建模內(nèi)核、約束求解器。
作為工業(yè)軟件老兵的華天軟件組建了華云三維，在CAD知名專家梅敬成博士帶領(lǐng)下，歷經(jīng)十年核心技術(shù)公關(guān)、五大版本迭代、兩輪全國(guó)公測(cè)，成功打磨出國(guó)內(nèi)首款、完全自主可控、基于云架構(gòu)的三維CAD平臺(tái)CrownCAD。據(jù)華天軟件官方發(fā)布的消息，CrownCAD首發(fā)儀式定于2021年9月8日14:00，將由梅敬成博士在多個(gè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)同步隆重發(fā)布CrownCAD、CrownCAD APP、三維幾何建模引擎DGM和幾何約束求解器DCS四大產(chǎn)品。
CrownCAD擁有完全自主的三維幾何建模引擎DGM和幾何約束求解器DCS兩大CAD核心技術(shù)，包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、零件設(shè)計(jì)、裝配、工程圖等CAD軟件常用功能。另外，CrownCAD的界面操作習(xí)慣與最流行三維CAD高度一致，大大降低用戶的學(xué)習(xí)成本。
完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)
完全自主的基于云架構(gòu)的三維CAD平臺(tái)CrownCAD
自主三維幾何建模引擎DGM提供建模基礎(chǔ)
自主幾何約束求解器DCS支持草圈、裝配設(shè)計(jì)
CrownCAD
● CrownCAD是國(guó)內(nèi)首款、完全自主的基于云架構(gòu)的三維CAD平臺(tái)。
● 用戶在任意地點(diǎn)和終端打開(kāi)瀏覽器（crowncad.com）即可進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和協(xié)同分享。
1.三維幾何建模引擎DGM
Diamond Geometry Modeler 三維幾何建模引擎軟件
● 提供三維幾何建模基礎(chǔ)，支持高質(zhì)量的曲線/曲面造型、參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)體特征造型，支持直接建模和曲面/實(shí)體混合建模。
● 提供高效的CAD數(shù)據(jù)交換組件，支持多格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出。提供完善的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具包以及完備的API接口。
展開(kāi) 
abaqus三維切削數(shù)值模擬(sph法) ￥20
abaqus三維切削數(shù)值模擬(sph法)源文件可下方下載
視頻鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15552，視頻下方同樣有源文件
水力壓裂裂縫三維擴(kuò)展ABAQUS數(shù)值模擬研究
水力壓裂裂縫三維擴(kuò)展ABAQUS數(shù)值模擬研究
共擠成型界面位置的三維黏彈數(shù)值模擬
共擠成型界面位置的數(shù)值模擬能預(yù)測(cè)界面形狀和位置，提高設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。本案例采用Giesekus本構(gòu)方程，建立了預(yù)測(cè)方形截面共擠口模中兩種聚合物熔體層間界面形狀和位置的三維黏彈數(shù)值模型，利用polyflow進(jìn)行了數(shù)值求解，將計(jì)算結(jié)果同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：此數(shù)值模型能較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)共擠層間界面位置，數(shù)值模擬所得界面略高于實(shí)際界面，口模中央位置模擬誤差較小，在壁面處略大。
注：此案例僅為個(gè)人研究學(xué)習(xí)的結(jié)果，定有考慮不周之處，在此發(fā)文，僅希望拋磚引玉，與各位做聚合物流動(dòng)CAE分析的同行做個(gè)交流。因時(shí)間關(guān)系，分作幾次講完。
展開(kāi) 三維邊坡格構(gòu)錨固加固效果數(shù)值模擬評(píng)價(jià) ￥59
為了較為全面地探究三維格構(gòu)錨固方案的防治效果，本期采用有限元數(shù)值方法，對(duì)三維邊坡格構(gòu)錨固方案的加固效果進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)價(jià)。方案見(jiàn)圖1和圖2，坡高15m，預(yù)應(yīng)力錨桿垂直間距2.5m，水平間距2.5m，剖面上布置5根錨桿，12m和15m長(zhǎng)短相間布置。格構(gòu)梁截面尺寸為0.3×0.3m，頂梁和底梁不布置錨桿。
圖1 邊坡格構(gòu)錨固加固方案
圖2 三維格構(gòu)錨固方案數(shù)值建模
圖3 模型網(wǎng)格劃分
首先，在邊坡加固前，進(jìn)行自重力計(jì)算，得到邊坡的位移和塑性應(yīng)變?cè)茍D，如圖4和圖5所示。從塑性應(yīng)變來(lái)看，在自重作用下，該邊坡中、前部出現(xiàn)明顯的塑性破壞，形成明顯的滑動(dòng)面。
圖4 加固前自重位移
圖5 加固前自重塑性應(yīng)變
在經(jīng)過(guò)格構(gòu)錨固方案加固后，自重作用下的邊坡位移和塑性應(yīng)變?cè)茍D如圖6和圖7所示。從加固后的塑性破壞區(qū)來(lái)看，相較于加固前，塑性區(qū)明顯縮小，主要集中在坡腳局部范圍處。該處塑性應(yīng)變還包括格構(gòu)梁自重對(duì)坡腳土體的作用。從上述對(duì)比分析可知，格構(gòu)錨固加固后，邊坡穩(wěn)定性有了明顯提高。此處暫沒(méi)有進(jìn)一步利用強(qiáng)度折減法計(jì)算加固前后的穩(wěn)定系數(shù)。
圖6 加固后自重位移
圖7 加固后自重塑性應(yīng)變
展開(kāi) ABAQUS基于CT斷層掃描的細(xì)觀混凝土三維重建數(shù)值模擬
本文介紹一種基于混凝土CT斷層掃描圖像在Abaqus有限元軟件內(nèi)進(jìn)行三維混凝土細(xì)觀模型的建模方法，實(shí)現(xiàn)混凝土粗骨料及砂漿的三維重構(gòu)并對(duì)其采用塑性損傷模型（CDP）進(jìn)行有限元模擬。
首先采用X射線CT技術(shù)獲取混凝土的斷層掃描圖像數(shù)據(jù)。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish CT2Model 3D V1.0插件對(duì)CT斷層掃描文件在Abaqus內(nèi)進(jìn)行細(xì)觀混凝土三維重建。
三維重建的混凝土細(xì)觀模型包括粗骨料、砂漿基體雙相材料。
由于在混凝土中粗骨料強(qiáng)度遠(yuǎn)高于砂漿部分，混凝土在發(fā)生破壞時(shí)粗骨料一般不斷裂，因此模型中僅對(duì)砂漿部分設(shè)置混凝土損傷塑性（Concrete Damaged Plasticity）材料參數(shù)。
對(duì)模型添加分析步，并設(shè)置場(chǎng)輸出及歷程輸出。
添加載荷，混凝土模型上表面指定一個(gè)位移，對(duì)下表面添加約束，以模擬混凝土試件的單軸受壓狀態(tài)。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看混凝土細(xì)觀模型的破壞結(jié)果。
展開(kāi) Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機(jī)幾何 三維混凝土細(xì)觀 多面體骨料建模
模型實(shí)例
以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實(shí)體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。
研究進(jìn)展
在Abaqus內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進(jìn)行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進(jìn)行Abaqus混凝土細(xì)觀模擬時(shí)，隨機(jī)骨料及隨機(jī)纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點(diǎn)所在。
為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學(xué)者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并且需要反復(fù)改參、調(diào)試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實(shí)現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時(shí)，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實(shí)現(xiàn)的模型較為簡(jiǎn)單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過(guò)AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)的方式。可實(shí)現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。CAD導(dǎo)入Abaqus的方法簡(jiǎn)單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導(dǎo)入部件，選擇對(duì)應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過(guò)該方法建立的Abaqus隨機(jī)幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機(jī)三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進(jìn)行模型簡(jiǎn)化的，均可采用這種方式進(jìn)行建模。
插件的詳細(xì)介紹及下載見(jiàn)下方鏈接：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
展開(kāi) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道流場(chǎng)三維數(shù)值解析與優(yōu)化
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道流場(chǎng)三維數(shù)值解析與優(yōu)化
王志 帥石金 王建昕 黃榮華 王必 盧蓓
摘要:為了改進(jìn)EQ48BTAA增壓空空中冷柴油機(jī)性能,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的高渦流進(jìn)氣道內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,得到了不同氣門(mén)升程下詳細(xì)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu).氣道性能評(píng)價(jià)參數(shù)(流量系數(shù)和氣流轉(zhuǎn)矩)的計(jì)算結(jié)果與穩(wěn)流試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)結(jié)果吻合較好.通過(guò)流場(chǎng)分析,找到了氣道不合理的部位,并應(yīng)用CAD/CAM/CFD集成的方法對(duì)氣道進(jìn)行了優(yōu)化.優(yōu)化后氣道流量提高了14%,渦流比降低了12%,改進(jìn)的氣道豫發(fā)動(dòng)機(jī)匹配后,該柴油機(jī)的排放已達(dá)歐II標(biāo)準(zhǔn).
關(guān)鍵詞:汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 氣道 三維數(shù)值模擬 優(yōu)化
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道流場(chǎng)三維數(shù)值解析與優(yōu)化.pdf
展開(kāi) 
瓦斯抽采鉆孔間距優(yōu)化三維數(shù)值模擬量化研究
為了識(shí)別鉆孔間距對(duì)煤層瓦斯抽采的影響及如何實(shí)現(xiàn)高效抽采，基于流固耦合模型，建立三維幾何模型，使其更接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，借助 COMSOL 軟件模擬某煤礦鉆孔不同間距的瓦斯抽采過(guò)程，利用瓦斯壓力為 0.74 MPa 等壓面三維立體圖使有效抽采區(qū)域可視化，通過(guò)計(jì)算有效抽采區(qū)域體積大小，量化分析鉆孔間距對(duì)抽采效果的影響。結(jié)果表明：?jiǎn)我汇@孔抽采 120 d 時(shí)，有效抽采半徑約為 1.5 m；當(dāng)布置多個(gè)鉆孔且鉆孔間距 d 為 5 m，抽采 120 d 時(shí)，瓦斯壓力為 0.74 MPa 的等壓面圍繞所有鉆孔近似呈圓柱狀但向內(nèi)部凹陷(即出現(xiàn)空白帶)；鉆孔間距 d 為 2.1、3、4、5、6 m時(shí)，有效抽采區(qū)域體積 V 的大小順序隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而改變，抽采 120 d 時(shí)，Vd=5 m>Vd=4 m>Vd=3 m> Vd=2.1 m>Vd=6 m。綜合分析瓦斯壓力等壓面三維立體圖和有效抽采區(qū)域體積的大小順序，確定該礦鉆孔的較優(yōu)間距為 4 m。研究提出的以有效抽采半徑、疊加效應(yīng)、三維瓦斯壓力等壓面的形狀及有效抽采區(qū)域體積大小為指標(biāo)的鉆孔間距數(shù)值計(jì)算考察方法，可為煤礦井下鉆孔間距優(yōu)化布置提供參考。
具體部分內(nèi)容見(jiàn)下文。掌握了這個(gè)案例就基本掌握瓦斯抽采相關(guān)內(nèi)容，需要的私信聯(lián)系。
展開(kāi) 三維（3D）光柵建模教程
本案例將解釋如何在VirtualLab中進(jìn)行三維光柵建模
本案例所使用的工具箱為光柵工具箱
基于堆棧結(jié)構(gòu)進(jìn)行光柵模擬的光柵工具箱具有兩種類型的光柵，分別為二維（2D）光柵和三維（3D）光柵
基于堆棧的光柵元件包含一個(gè)基板(base block)，堆棧(stack)則位于基板的邊界上，基板為均勻介質(zhì)，下圖為三種類型的堆棧-基板結(jié)構(gòu)
建模步驟如下：
1. 進(jìn)入VirtualLab軟件主窗口，通過(guò)解決方案(Solutions)-光柵工具箱(Grating Toolbox)-三維光柵工具箱(3D Grating Toolbox)-一般光柵(General Grating Light Path Diagram)，以創(chuàng)建光路流程圖(light path diagram，簡(jiǎn)稱LPD)
2. 雙擊LPD中的一般三維光柵(General Grating 3D)，進(jìn)入光柵編輯窗口
3. (1)在結(jié)構(gòu)/功能(Structure/Function)子窗口中將第一個(gè)光學(xué)界面選擇作為堆棧(Use Stack on First Interface)，之后點(diǎn)擊“加載(Load)”進(jìn)入VirtualLab預(yù)設(shè)堆棧目錄； (2)選擇體光柵(Volume Grating)；(3)點(diǎn)擊“編輯(Edit)”進(jìn)入堆棧編輯窗口，如下圖所示
(1)
(2)
(3)
4. 在VirtualLab中，堆棧的定義是通過(guò)設(shè)定兩個(gè)或兩個(gè)以上平行光學(xué)界面之間填充介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)在我們演示如何在由兩個(gè)光學(xué)界面定義的堆棧中更換填充介質(zhì)。
展開(kāi) 干貨分享 | 基于ABAQUS的前十字韌帶（ACL）重建三維數(shù)值分析 ￥1
我們可以利用ABAQUS三維數(shù)值仿真技術(shù)結(jié)合醫(yī)學(xué)影像和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)幫助醫(yī)生加深對(duì)ACL重建機(jī)制的認(rèn)識(shí)，從而制定最佳的治療和恢復(fù)方案。
幾何重構(gòu)與建立有限元模型：在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可以通過(guò)切片磨片法、CT掃描法、3D激光掃描法等獲得人體組織結(jié)構(gòu)的幾何信息。需要注意的是，對(duì)于ACL這樣具有復(fù)雜幾何特征的結(jié)構(gòu)，通過(guò)掃描獲取的往往僅是研究對(duì)象的表面信息，而有限元分析需要提供3D實(shí)體模型，這就需要我們引進(jìn)RE（Reverse Engineering逆向工程）技術(shù)（如CATIA中逆向建模模塊）或醫(yī)學(xué)影像軟件（如Mimisc）與ABAQUS一起來(lái)完成有限元模型的創(chuàng)建。
分析參數(shù)獲取：醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)可以幫助我們獲取有效的仿真分析輸入?yún)?shù)，如圖：
▲ 骨質(zhì)壓縮實(shí)驗(yàn)
▲ 肌腱拉伸實(shí)驗(yàn)曲線
ACL重建應(yīng)用實(shí)例：界面螺釘植入仿真及固定強(qiáng)度評(píng)估
建模要點(diǎn)：
· 建立脛骨模型；
· 孔：直徑9毫米，深30毫米；螺釘：直徑10毫米，長(zhǎng)度30毫米；
· 采用C3D4單元，由Abaqus創(chuàng)建接觸屬性和接觸對(duì)；
· 載荷：螺釘作用力為200 N；
· 推進(jìn)：1.5 mm/s，旋轉(zhuǎn)1.0圈/s；
仿真結(jié)果：
Abaqus模擬了在植入過(guò)程中孔的擴(kuò)張及孔內(nèi)材料失效過(guò)程，同時(shí)，通過(guò)后處理，得到了韌帶、骨骼的應(yīng)力和變形，輸出了組織結(jié)構(gòu)的響應(yīng)曲線，較好的反映了真實(shí)情況。
此外，我們還可以進(jìn)行固定強(qiáng)度的評(píng)估， 將仿真計(jì)算結(jié)果與單周期拉出測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)和仿真也有著較高的一致性。
關(guān)于上海江達(dá)
上海江達(dá)是達(dá)索系統(tǒng)全球知名的合作伙伴，專注于PLM領(lǐng)域的信息化咨詢和實(shí)施服務(wù)，具有百余人的專家顧問(wèn)實(shí)施團(tuán)隊(duì)和二十余年的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。具備汽車與軌道交通、建筑與能源（BIM）、工業(yè)裝備、航空航天、船舶、高科技電子等多個(gè)行業(yè)的應(yīng)用案例和最佳實(shí)踐。
展開(kāi) 使用FLOW-3D軟件進(jìn)行圓形橋墩局部沖刷的三維數(shù)值模擬
近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和軟件的發(fā)展，三維模擬沖刷的方法變得更加普遍，使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件如FLOW-3D進(jìn)行數(shù)值模擬成為一種有效手段。本研究旨在通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，驗(yàn)證FLOW-3D模型在預(yù)測(cè)橋墩周圍沖刷深度方面的準(zhǔn)確性。
2. 數(shù)值和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?為驗(yàn)證FLOW-3D數(shù)值模型在模擬橋墩周圍流動(dòng)和預(yù)測(cè)局部沖刷深度的準(zhǔn)確性，與Melville實(shí)驗(yàn)的果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模型的條件相似，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪褂靡粋€(gè)19米長(zhǎng)、45.6厘米寬、44厘米深的水槽，圓形橋墩直徑為5.08厘米。水槽中使用沙粒作為床材料，沙粒直徑為0.385毫米，高度12.7厘米，密度2650千克/立方米，沙子的休止角為32度。進(jìn)水速度為0.25米/秒，水深為15厘米，模擬時(shí)間為30分鐘。
圖1. Melville實(shí)驗(yàn)平面示意圖
數(shù)值模型中，進(jìn)水口位于橋墩上游6倍橋墩直徑處，直徑為5.08厘米；出水口位于橋墩下游14倍橋墩直徑處。為防止泥沙向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)水底部設(shè)置了一個(gè)固體組件，其高度為12.7厘米，并在水槽中放置了高度為12.7厘米的填充泥沙。
圖2. FLOW-3D數(shù)值模型
3. 數(shù)值方法
FLOW-3D軟件是由Flow Science, Inc.開(kāi)發(fā)，采用VOF和FAVOR兩種方法來(lái)確定自由表面和障礙物的位置。FLOW-3D使用專門(mén)開(kāi)發(fā)的數(shù)值技術(shù)求解液體的運(yùn)動(dòng)方程，以獲得多尺度流動(dòng)和物理問(wèn)題的三維瞬態(tài)解。FLOW-3D用于模擬橋墩周圍的沖刷過(guò)程，具有研究液體和氣體行為的強(qiáng)大能力，專門(mén)用于解決瞬態(tài)自由表面問(wèn)題和泥沙輸移。采用非流體靜力有限差分模型求解Navier-Stokes三維方程。
控制方程
紊流模型
泥沙沖刷模型
網(wǎng)格劃分
圖3.
展開(kāi) 