案例9 - 三峡大坝泥沙输运仿真
1. 案例介绍
本案例体验利用格物云CAE三维泥沙模块，搭建三峡大坝的仿真模型，进行泥沙推移的输运模拟。
2. 操作说明
2.1 矢量数据
将研究区域的坐标系设置为3857。
本地上传准备好的研究区域shape文件组河道。
上传后矢量如图所示。
2.2 生成几何
点击几何，点击生成几何，在弹出的窗口中选择主网格轮廓为三峡河道，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。
选中大坝入口，并重命名为in，保存。
用相同的操作选中大坝出口，并重命名为out，保存。
2.3 网格
2.3.1 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。配置完成后点击生成网格。
2.3.2 网格赋值
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。
对研究区域赋值：
- 赋值类型：高程
- 范围：选择 河道
- 数值类型： TIF/XYZ-value型数据
- 上传地形数据：sx
- 赋值边距：1m
- 点击确定
赋值后网格如下图所示。
2.3.3 网格设置
垂向网格层数设置为5层
2.4 水动力模型参数
点击水动力设置-模型菜单。
2.4.1 初始条件
点击初始条件，设置为均匀初始场，常数水位145m。
2.4.2 边界条件
对于边界条件，设定河道入口为流量边界，河道出口为水位边界。
边界一：边界类型为流量边界，施加位置选择in，给出常值流量10000m3/s。
边界二：边界类型为水位边界，施加位置选择out，设定常值水位145m。
2.4.3 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。
2.4.4 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，模拟总时间为12小时，即43200s。
2.4.5 水动力结果配置
设定结果输出频率为6时间步/帧，即每1分钟1个输出结果，并在结果界面勾选水深、水位、高程、速度、流量标量等。
2.5 泥沙输运模型设置
点击泥沙设置-模型菜单。
2.5.1 泥沙性质
添加一种非粘性泥沙，命名为粉砂，颗粒半径为0.000031米，初始占比为0.72，设置悬沙初始浓度为0.5,其他参数保持默认。
再添加一种非粘性泥沙，命名为细砂，颗粒半径为0.000058米，初始占比为0.28，设置悬沙初始浓度为0.2,其他参数保持默认。
2.5.2 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β的值为 1.3，α的值为1。 具体设置参考图片。
2.5.3 泥沙边界条件
边界条件采用平衡输沙流量边界。
2.5.4 泥沙结果配置
泥沙的计算结果输出可以勾选底床演变、底床剪应力等。
其他参数保持默认。
2.6 仿真计算
全部配置完成后，点击仿真计算菜单，选择水沙耦合求解，点击提交计算，开始仿真计算。
3. 结果展示
3.1 水动力结果云图
点击水动力结果云图，即可查看水深、水位、流速、流量等传播情况。
3.2 泥沙结果云图
点击泥沙结果云图，可以看到底床剪应力随时间的变化。
