ANSYSFLUENT之明渠流模型

2016-09-19  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

定義

明渠流是一種具有自由表面,直接依靠重力作用而產生的流動(又稱無壓流)。

特點

• 具有自由液面,重力對流動起主導作用;

• 底坡的變化對斷面的流速、水深有直接影響;

• 水深在流程中會發生變化,不可能產生非恒定的均勻流。

分類

• 自然:河流,河口,海洋

• 人工:用于灌溉溝渠

波浪類型

• 深水波:深水波是指水深大于半個波長處的波浪。其水面附近的水質點運動比較顯著,水質點運動近似為一圓形,而波動隨深度的增加而逐漸微弱甚至靜止。其傳播速度只取決于波長,而與水的深度無關。

• 淺水波:淺水波是指水深h相對波長λ很小時(一般取h<1/20λ)的波動,又稱長波。傳播速度與波長無關,僅決定于水深。

幾種波浪模型

• 一階Airy線性波

• 高階Stokes非線性波

• 非線性橢圓余弦波/孤立波

FLUENT明渠流模型

波浪模型引入

Fluent中波浪模型,通過在VOF模型中激活

波浪模型包括:

• 一階Airy波
  

• 高階Stokes波

• 高階橢圓余弦波/孤立波

• 波浪譜(不規則波)

• Pierson-Moskowitz譜

• Jonswap譜

• TMA譜

通過入口速度邊界條件面板可選擇不同的波浪模型。

數值消波

波浪模型最常見的問題之一是對下游邊界的數值模擬。通過設置

Numerical beach(數值海灘)通過在動量方程中增加阻尼項,可以有效降低從壓力出口邊界產生的數值反射。

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

應用實例

• 海上浮體運動

• 潛艇波浪沖擊

• 溢油擴散分析

• 鉆井平臺波浪載荷分析

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