FLOW-3D V11 水利模拟实战教程：从波浪到木头漂流

FLOW-3D V11是一款强大的计算机流体动力学(CFD)软件，专注于模拟复杂的水利和流体动力学问题。这款软件在工程师设计过程中扮演着关键角色，通过用户自定义的物理模型，应用于诸如水渠流动、波浪运动、掺气及水跃现象、木头漂移、闸门开闸放水和拖船运动等实际工程场景。 在该讲义中，六个实践案例涵盖了Flow-3D的多方面应用： 1. **水渠流动** - 这个练习着重于设置入口和出口的压力与水深边界条件，以及创建不同网格密度的区域。学生将学习如何构建网格域、设定边界条件，以及如何使用软件展示结果并生成动画，以可视化流动特性。 2. **波浪运动（Stokes造波）** - 学习者会处理一个二维计算域，设置波浪参数如周期、波高和平均水深。此部分强调理解如何导入几何形状，并运用掺气及密度模型来模拟波浪对水体的影响。 3. **掺气及水跃现象** - 该案例涉及复杂初始水域的设定，包括下游和上游水深的变化，以及入口和出口的动态压力条件。学生将学会如何导入几何图形，设置掺气模型以及刚体碰撞模型，观察流体行为变化。 4. **木头漂移** - 木头作为运动物体，需考虑其静止状态、碰撞模型和摩擦力。这个案例演示了如何在 Flow-3D 中导入几何模型，并运用GMO（Generic Motion Object）来模拟物体的运动。 5. **闸门开闸放水** - 在2D计算域中，学生将学习如何处理GMO运动物体的预设运动（Prescribedmotion），模拟闸门开启过程中的水位变化。这涉及掺气和密度模型的应用以及动画的生成。 6. **拖船运动** - 最后，学生将研究缆绳对船只移动的影响，包括自由长度、缆绳位置和弹性系数的设定。这将展示如何在真实世界情境中使用 Flow-3D 进行精确的运动预测。 这些案例不仅教授基本的建模技巧，还强调了 Flow-3D 功能的深入理解和实际操作能力，帮助工程师优化设计过程，减少试验成本，提高工程项目的效率和精度。通过这些实践，使用者能够熟练掌握 Flow-3D V11 的各项功能，提升他们在水利和流体动力学领域的专业知识。