案例1 - 烟台近岸波浪耗散模拟

1. 案例介绍

本案例利用格物云CAE三维海洋波浪模块,搭建烟台近海地区的波浪模型,进行波浪仿真模拟。

2. 操作说明

2.1 矢量数据

将研究区域的坐标系设置为32651。

利用矢量上传工具,在上传界面拖入准备好的沿海地区轮廓矢量文件(点击下载),划定研究区域,上传后命名保存。利用在右侧的【标点】功能,可增加近岸、远岸两处用来观察计算结果的点。

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沿海轮廓shp,点击生成几何。

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。 点击图中的线段,命名为wave,作为波浪输入的边界。 点击图中的线段,命名为in,作为流量输入的边界。

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。 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。

  • 赋值类型:高程
  • 范围:选择赋值范围
  • 数值类型: TIF/XYZ-value型数据
  • 上传地形数据:bohaiwan.xyz
  • 点击确定

赋值后网格如下图所示。 3D模块中,可设置网格在Z方向上切分的层数。可设置为5层

2.4.水动力参数

点击水动力设置中的模型菜单。

2.4.1 初始条件

点击初始条件,设置模型初始条件,设置初始静水位为0m,其余选项保持默认。

2.4.2 边界条件

点击边界条件菜单,边界类型选择流量边界,流量设置为1000m3/s,施加位置设置在【in边界】上

2.4.3 底部摩擦

点击底部摩擦菜单,摩擦模型选用曼宁公式,设置均匀摩擦系数0.02

2.4.4 计算时间

时间步设置为10s,总模拟时长设为7200s。

2.4.5 结果配置

勾选想要的输出结果。参考设置如下图。

2.5.海洋波浪参数

点击海洋波浪设置中的模型菜单。

2.5.1 初始条件

点击初始条件,设置模型初始条件,设置初始波浪场状况 。具体设置如下面两张图所示。

2.5.2 边界条件

设置波浪边界的输入形式,参照下图设置。 其中,波浪频率,以及波浪主方向,数值敏感性较高。有兴趣可自行测试。

2.5.3 源汇项

用来设置风生浪。本次计算不开启,保持默认关闭状态。

2.5.4 波浪设置

波浪参数设置如下。

2.5.5 计算格式

计算格式保持默认参数状态。

2.6 计算时间

在计算时间选项卡中设置计算步长和计算时间。设置时间步长为10s,计算步数为720步,即模拟总时间为2小时(7200s),与水动力计算时长相同。

2.7 结果配置

在结果界面可以勾选有效波高、海底面高程、波浪能量、平均波浪方向等、平均波向离散度等。并设定结果输出频率为6时间步/帧,即每60s一个输出结果。

2.8 仿真计算

全部配置完成后,点击仿真计算菜单,选择耦合计算,开启波浪驱动作用。选择16核,点击开始计算。

3. 结果展示

3.1 结果云图

点击结果云图,选择相应的物理场,点击播放按钮,查看有风的影响的情况下有效波高、波浪能量等结果。 可以查看远近岸点位处的数值过程