案例7 - 广西黔江大坝鱼道三维水动力

1. 案例介绍

本案例体验利用格物云CAE三维水动力模块,搭建广西黔江水利工程处的鱼道仿真模型,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,拖入鱼道矢量文件以及两个挡板shp,在图中位置点两个矢量点保存。 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river,子网格轮廓选择两个挡板,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。

第一条边界选中左上角的鱼道出口,命名为in并保存。 第二条边界选中右下角的鱼道入口,命名为out并保存。 见下图。 img_2.png 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
  • 数值类型: TIF/XYZ-value型数据
  • 上传地形数据:yudao.xyz
  • 点击确定 img_5.png 此外还要单独选择两个挡板进行高程赋值,高程选择20m,赋值边距输入1m。 赋值后网格如下图所示,并将网格设置改为3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,设定常数水深为2m,添加1个示踪物,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,设定流量为10m3/s,有浓度为10的示踪物,保存。 img_8.png

出流边界:点击加号,选择水位边界,施加位置out,设定水位为2m。 img_9.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_10.png

2.4.4 其他设置

湍流、天气、源汇项等设置保持默认

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0.2s,模拟总时间为2小时,即7200s。 img_11.png

2.6 结果配置

2D输出变量勾选水位、流速、流量;3D输出变量勾选高程以及各个方向的速度矢量,输出频率为5时间步/帧 img_12.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,可以看到鱼道中速度标量、水深、示踪物的变化。 img_13.png

3.2 三维结果

点击三维云图,选择标量加高,标量选择高程,即可生成含湖底地形的三维模型。

点击流速箭头,创建合适大小合适密度的箭头来反映x、y、z三个方向上空间流速的情况。 img_14.png