案例5 - Tesla阀仿真模拟

1. 案例介绍

本案例利用格物云CAE三维水动力,搭建Tesla阀模型,从而研究模拟Tesla阀情况。

2. 操作说明

2.1 矢量数据

将研究区域的坐标系设置为4549。

利用本地上传按钮,上传绘制好的Tesla阀轮廓多边形文件shp,并应用保存。

利用标点工具,分别在正向和反向出水口标点,命名并保存

001.png

2.2 几何

2.21 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0main.shp, 子网格为1~8,全部不可淹没,点击生成几何。 002.png

2.22 几何分组

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Tesla阀正向入口,并重命名为forward,保存。 003.png 选中Tesla阀反向入口,并重命名为backward,保存。 003.png 选中中部出口,并重命名为out,保存。 003.png

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和子网格的尺寸。该案例只需设置主网格尺寸,可参考图中尺寸。配置完成后点击生成网格。 img.png

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:

  • 择赋值类型:高程
  • 范围:选择 main.shp
  • 数值类型: 常值
  • 赋值: -2m
  • 点击确定 img_1.png

2.3.3 网格设置

设置网格层数为5层 img_2.png

2.4 水动力设置

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1m。

img_2.png

2.4.2 边界条件

对于边界条件,设定入口为流量边界,出口为水位边界。

施加位置选择forward,流量为常值40m³/s。 img_3.png 施加位置选择backward,流量为常值40m³/s。 img_3.png 施加位置选择out,添加常水位0.9m。 img_3.png

2.4.3 底部摩擦

假设整个研究区域比较粗糙,给一个底部均匀的摩擦系数0.01。 img_8.png

其余模型参数设置保持默认即可。

2.5 水质设置

2.51 水质模块选择

点击水质模块选择,不启用代表水质模块不被激活,只进行水动力计算。在本案例中,选择激活水质子模块:微污染模块。

激活微污染模块后,需要进行微污染模块的水质参数设置。

2.511 水质参数设置

微污染模块有五个水质参数,分别为悬浮颗粒物、底床沉积物、溶解形式的微污染物、悬浮沉颗粒物吸附的部分以及底床沉积物吸附的部分。五个水质参数的初始浓度设置如下:

2.512 水质计算设置

水质计算设置保存默认值不变。

2.52 水质边界

流量边界与水位边界均激活参数自由计算。 流量边界与水位边界均激活参数自由计算。 流量边界与水位边界均激活参数自由计算。

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。为了保证计算稳定,时间步长设置为4s,模拟总时间为1200s。 img_19.png

2.7 结果配置

在结果配置界面打开2D,3D结果文件,勾选相应输出变量。并设定结果输出频率为2时间步/帧,即每8秒一个输出结果。 img_20.png

2.7 仿真计算

全部配置完成后,点击仿真计算菜单,选择核数8核,点击开始计算。 img_21.png

3 结果展示

3.1 点位图

点击2D结果,点击点位分析,即可查看该点参数在研究区域全场范围的时空变化情况。 img_22.png img_22.png

3.1 2D结果云图

点击2D结果云图,查看流量标量与微污染物,观察特斯拉阀的阻碍作用。 img_22.png img_22.png 点击渲染,添加箭头并配置,观察速度矢量分布情况 img_22.png img_22.png

3.3 3D结果云图

点击3D结果云图,选择标量拉伸,设置拉伸倍数,点击应用。 即可查看水污染物在研究区域全场范围的时空变化情况情况。 img_23.png