案例6 - 青海湖泥沙模拟仿真
1. 案例介绍
本案例体验利用格物云CAE三维泥沙模块，搭建青海湖的仿真模型，进行泥沙的仿真模拟。
2. 操作说明
2.1 矢量数据
首先我们打开，在矢量步骤阶段，将研究区域的坐标系设置为EPSG:3857，拖入准备好的形状文件area，命名保存。
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为青海湖，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。
点击图中的左侧入湖口线段，命名为in，作为流量输入的边界。
点击图中的右侧出湖口线段，命名为out，作为水位边界。
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
- 赋值边距：10
- 赋值范围：选择青海湖
- 数值类型： 常量
- 赋值： -10
- 点击确定
赋值后网格如下图所示。
2.4 网格设置
垂向网格层数设置为5层
3. 水动力模型参数设置
点击水动力设置-模型菜单。
3.1 初始条件
点击初始条件，设置为均匀初始场，初始水位0m。
3.2 边界条件
对于边界条件，设定入湖口的流量边界条件。流量设置为1750m3/s，施加位置设置在边界in上。
设定出湖口的水位边界条件，水位设置为10m，施加位置设置在边界out上。
3.3 底部摩擦
假设整个计算域的底部摩擦均匀，选择曼宁摩擦系数0.03。
3.5 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10s，模拟总时间43200s。
3.6 水动力结果配置
在结果界面可以勾选水深、水位、速度等。并设定结果输出频率为6时间步/帧，即每1分钟一个输出结果。
4 泥沙设置
4.1 泥沙性质
我们将选用三种不同的泥沙，具体设置如下图。
粉砂颗粒较细，其密度与粘土矿物和石英相近，在青海湖沉积物中是一个相对重要的组成部分。
砂质颗粒大小适中，其密度与石英相近，在青海湖中相对较少。
砾质主要由较大的岩石碎片组成，其密度接近一般岩石。整体而言，砾质在湖中的分布较为局限。
4.2 输运机制
我们采用推移质输沙，输沙公式采用MPM (Meyer-peter and Muller) 公式，勾选二次流修正和底床坡度修正，选用推移质输运方向修正公式为Koch & Flokstra formula、推移质输运率修正公式为Koch & Flokstra formula，并且定义α的值为1，β的值为 1.3。
4.3 床层模型
设定初始床层数为3，如下图所示，泥沙级配和数值参数保持默认即可。
4.4 泥沙边界条件
泥沙边界条件选择平衡输沙流量。
4.5 结果配置
结果配置勾选如图的选项，其中重点是高程、床面切应力和底床演变。
5. 仿真计算
全部配置完成后，点击仿真计算菜单，选择水沙耦合计算，选择32核，点击开始计算。
6. 结果展示
6.1 水动力结果云图
查看结果，可以查看水动力结果如流量标量。
6.2.1 泥沙结果云图
查看泥沙计算结果如底床演变的情况。
可以通过看到高程的变化，得知此时河底出现了泥沙堆积现象。
6.2.2 泥沙结果分析
查看各层每类非粘性泥沙颗粒质量的结果，分析不同种类泥沙会对底床分别产生怎样的影响。
也可以选择每层厚度，分析不同种类泥沙受到水流影响的不同。
