ANSYSFLUENT之明渠流模型

2016-09-19  by:CAE仿真在线  来源:互联网

定义

明渠流是一种具有自由表面,直接依靠重力作用而产生的流动(又称无压流)。


特点

  • 具有自由液面,重力对流动起主导作用;

  • 底坡的变化对断面的流速、水深有直接影响;

  • 水深在流程中会发生变化,不可能产生非恒定的均匀流。


分类

  • 自然:河流,河口,海洋

  • 人工:用于灌溉沟渠


波浪类型

  • 深水波:深水波是指水深大于半个波长处的波浪。其水面附近的水质点运动比较显著,水质点运动近似为一圆形,而波动随深度的增加而逐渐微弱甚至静止。其传播速度只取决于波长,而与水的深度无关。

  • 浅水波:浅水波是指水深h相对波长λ很小时(一般取h<1/20λ)的波动,又称长波。传播速度与波长无关,仅决定于水深。

几种波浪模型

  • 一阶Airy线性波

  • 高阶Stokes非线性波

  • 非线性椭圆余弦波/孤立波

FLUENT明渠流模型

波浪模型引入

Fluent中波浪模型,通过在VOF模型中激活

波浪模型包括:

  • 一阶Airy波

  • 高阶Stokes波

  • 高阶椭圆余弦波/孤立波

  • 波浪谱(不规则波)

  • Pierson-Moskowitz谱

  • Jonswap谱

  • TMA谱

通过入口速度边界条件面板可选择不同的波浪模型。


数值消波

波浪模型最常见的问题之一是对下游边界的数值模拟。通过设置

Numerical beach(数值海滩)通过在动量方程中增加阻尼项,可以有效降低从压力出口边界产生的数值反射。

在Cell Zone Conditions面板中可激活Numerical beach模型。


应用实例

  • 海上浮体运动

  • 潜艇波浪冲击

  • 溢油扩散分析

  • 钻井平台波浪载荷分析







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