案例5 - 杭州市湘湖多点位污染仿真模拟

1. 案例介绍

本案例体验利用格物云CAE三维水动力模块,搭建杭州市湘湖的仿真模型,进行三维水动力仿真。

2. 操作说明

2.1 矢量数据

将研究区域的坐标系设置为3857,拖入湖泊矢量文件,然后在湖中桥上点3个点,左右两边分别命名为污染源,中间命名为观测点,保存。 img.png

2.2 生成几何

点击几何,点击生成几何,在弹出的窗口中主网格轮廓选择湘湖,点击生成几何。 img_1.png

点击几何分组,点击添加,在分组位置下方的方框里选中想要的线段,或者用鼠标靠近想要选中的线段,被靠近的线段会变成绿色,点击后该线段被选中并变成红色。给模型设置上下游边界。

入流边界,选中湖泊西南方向钱塘江,命名为in_1并保存。 img_2.png 出流边界,选中湖泊东北方向水渠,命名为out_1并保存。 img_3.png

2.3 生成网格

点击网格,点击生成网格,在弹出的窗口中配置主网格和子网格的尺寸,可参考图中尺寸,保存。配置完成后点击生成网格,稍等片刻后,可以看到图中生成了网格。 img_4.png 接下来对网格进行地形赋值。点击网格赋值,点击添加按钮,会弹出赋值窗口。

  • 择赋值类型:高程
  • 范围:选择 插值区域
  • 赋值边距:5m
  • 数值类型: TIF/XYZ-value型数据
  • 上传地形数据:xianghu
  • 点击确定 img_5.png 赋值后网格如下图所示,并将网格设置改为5层。 img_6.png

3.模型参数

点击模型菜单。

2.4.1 初始条件

点击初始条件,设置模型初始条件,选择均匀初始场,设定常数水位为7m,新增一项示踪物,设定浓度为0,保存。 img_7.png

2.4.2 边界条件

对于边界条件,设定上游为流量边界,下游为水位边界。 入流边界:点击加号,选择流量边界,施加位置修改为in_1,点击时间序列导入表格flow.csv,示踪物浓度设为0,模拟正常的水循环 img_9.png img_10.png

出流边界:点击加号,选择水位边界,施加位置out_1,设定水位为7m。 img_11.png

2.4.3 底部摩擦

设置模型的底部为均匀的摩擦系数0.03(曼宁系数)。 img_12.png

2.4.4 源汇项

设定第1个点源,场景在湘湖路上发生泄露,化学品流入湖内,具体数值见下图,流量时间序列导入wuran1.csv img_13.png img_14.png

设定第2个点源,场景在湘湖路上翻车落水,化学品在水底开始泄露,具体数值见下图,流量时间序列导入wuran2.csv img_15.png img_16.png

2.4.5 其他条件

湍流、天气因素保持默认

2.5 计算时间

在计算时间选项卡中设置计算步长和计算时间。为保证计算稳定,这里设置时间步长为60s,模拟总时间为12小时,即43200s。 img_17.png

2.6 结果配置

2D输出变量勾选示踪物;3D输出变量勾选高程、各个方向的速度矢量以及示踪物,输出频率为10时间步/帧 img_18.png

2.7 仿真计算

全部配置完成后,点击仿真计算菜单,点击开始计算。

3. 结果展示

3.1 二维结果

点击结果云图,选择相应的物理场,点击播放按钮,看到湖泊中污染物扩散的过程。 img_19.png 点击点位分析,点击观测点位,查看夹在两个污染源中间的水体污染物浓度变化过程。 img_20.png

3.2 三维结果

点击三维云图,选择标量加高,标量选择示踪物,即可看到污染物在三维空间上扩散的过程。 img_21.png