ANSYS热分析模块分析渗流场问题的探究(1)(3)
2017-09-02 06:52
导读：： 和 。 位函数 特征参数 源强 渗流场 测压管水头 渗透系数 单位贮存量ss 外渗强度 温度场 温度 传热系数 比热 热生产率 表1 ansys中渗流场与温度场各种
： 和
。
位函数 特征参数 源强
渗流场 测压管水头 渗透系数 单位贮存量ss 外渗强度
温度场 温度 传热系数 比热 
热生产率
表1 ansys中渗流场与温度场各种相应量比较2 实例验证 为了验证热分析模块对渗流问题分析的可行性和正确性，本文利用西安市金盆水利枢纽工程（大（ii）型二等工程，粘土心墙土石坝）为例。该工程位于西安市的周至县境内，坝址距周至县城约13km。工程以城市供水为主，兼有农田灌溉结合防洪、发电等综合利用。枢纽工程由拦河坝、泄洪洞、引水洞、溢洪洞和坝后电站及古河道防渗组成。大坝为粘土心墙砂砾石坝，最大坝高130.00m，坝顶高程600.00m。坝顶长度440m，宽11m，最大坝底宽度524m，水库总库容2.0亿m3，有效库容1.774亿m3，大坝属1级水工建筑物。 砂卵石坝壳的渗透系数为2.6×10-3cm/s，反滤层的渗透系数为1.0×10-5cm/s，粘土心墙的渗透系数为1.0×10-7cm/s，正常蓄水位594m，下游为490m。 大坝0 225横断面（如图1）。根据坝体材料的不同，将坝体分为五个部分，分别为：上游坝壳、心墙上游反滤层、心墙、心墙下游反滤层和下游坝壳，可以建立ansys几何模型（如图2）。由于边界条件比较复杂，本文选用三节点三角形单元plane35。节点总数为3456，单元总数为1643。
图1 0 225横断面图 图2 ansys几何模型图 对于浸润线的求法，本文利用ansys中的生死单元技术来确定。 （1）首先假设浸润线上下的土体渗透系数一样，利用/solu求出各点的总水头。 （2）利用※get命令求得各单元节点上的测压管水头，并与各单元节点的
坐标值（高程）比较。如果测压管水头小于
坐标值，说明该点于浸润线以上，杀死该单元。找出所有浸润线以上单元，将其杀死。 （3）重新加载边界条件并计算。 （4）重复2、 3步，直至各点的水头变化很小。迭代计算中，有可能需要激活己杀死的单元。 由于这种“死活”单元技术的基本对象是单元，因此，若希望足够精度和足够光滑的浸润线，网格划分必须足够密，但是相应的计算量就也增大，或者采用ansys的网格自适应功能在浸润线附近以及水头变化较大区域进行局部网格加密。
图3 等势图 图4 流速矢量图 利用ansys的后处理结果查看模块，可以实现对计算结果的图形化和具体数值化查看。图3和图4分别为三角形土坝计算结果的等势图和流速矢量图。对于数值化查看就要使用*get等读取ansys数据库的命令进行操作。 3 结论 本文通过对比温度场与渗流场的基本理论、微分方程、初始条件和边界条件的相似性，为后续利用ansys的热分析模块来求解渗流场问题提供了依据，为了验证热分析模块对渗流分析结果的可行性与正确性，本文通过金盆水利枢纽工程大坝来实例计算，并通过ansys生死单元技术确定浸润线，通过ansys后处理模块/post1来查看渗流场的等势线和流速分布情况。 本文的重要意义在于，利用ansys的apdl参数化及其优化设计，突破了渗流分析软件geo-seepw只能分析渗流正问题，以及对用户不能使用用户参数化定义的限制，为分析研究渗流问题提供了一种有效的渗流参数设计以及反分析的思路。 共2页: 1 [2] 下一页 论文出处(作者):
