解析fluent的渗流场数值模拟分析

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1、西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2011)Vol．27No．3317文章编号:1006-4710(2011)03-0317-04基于FLUENT的渗流场数值模拟分析11，211，3李国栋，哈岸英，钟小彦，陈刚(1．西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048;2．宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司，宁夏银川750004;3．安康学院，陕西安康725000)摘要:传统上渗流问题的模拟都是求解渗透水头的拉普拉斯方程，为了利用CFD软件强大的计算及前后处理功能，通过在一般流体力学控制方程基础上增加渗透阻力的办法，以源

2、项的形式导入FLUENT软件的求解器中实现了对渗流的数值模拟，并采用求解自由面的VOF法进行浸润面的计算。地下河槽及矩形土坝两个算例表明，无论对于渗流量、浸润面还是溢出点，计算结果与解析分析及实验数据高度吻合，表明本研究方法精确可靠，为研究渗流问题提供了新的途径。关键词:渗流;FLUENT;浸润面;VOF法中图分类号:TU43文献标志码:A＊NumericalSimulationofSeepageFieldBasedonFLUENT．11，211，3LIGuodong，HAAnying，ZHONGXiaoyan，CHENGang(1．FacultyofWaterReso

3、urcesandHydroelectricEngineering，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China;2．NingxiaWaterResources＆HydropowerSurveyDesign＆ResearchInstituteCooperationLimited，Yinchuang750004，China;3．AnkangUniversity，Ankang725000，China)Abstract:Traditionally，thesimulationofseepageflowistoseekforthesol

4、utionofLaplaceequationtothepermeationhead．Inordertomakeuseofthepowerfulcalculatingandpre-processingandpost-pro-cessingfunctionsofCFDsoftware，byaddingthepenetrationresistanceterms，servedasasourcetermsofmoment，tothegeneralfluiddynamicequations，weachievedseepagefieldsimulationbasedonFLUENTs

5、oftware．ThewettedsurfaceofseepageissimulatedwithVOF(Volumeoffluid)method．Twoexamplesofundergroundchannelandsquare–shapedamshowsthatcalculatedseepagecurrent，freesurfaceandoverflowlocationagreedverywellwithanalysisandexperimentalresults．Themethodprovidesanewvis-tafortheseepageflowresearch．

6、Keywords:seepage;FLUENT;wettedsurface;VOFmethod渗流控制是保证水利工程安全稳定的关键，而场相似这一特征，基于ANSYS软件计算温度场的功［1］渗流分析是实现渗流控制的基础。目前，数值计能，结合ANSYS提供的APDL程序语言，编制处理算已成为渗流分析的主要工具且在各类工程问题的自由浸润面处理的程序，利用ANSYS强大的分析与［3-6］研究中被广泛应用。渗流计算中常用的数值模拟方前后处理功能来实现对渗流场的模拟。FLU-法有差分法、有限单元法和边界元法。其中以有限ENT是一个广为使用的CFD分析软件，有强大的几［2］单元法的应

7、用最为广泛。基于有限元法的商用何模型及网格生成前处理功能及流场特性分析的后软件，比如Seepage、bank、理正，等，存在的共同不足处理功能，其用户自定义函数可以根据需要定制，从之处是后处理相对简单，不提供用户自定义的接口。而实现设置边界条件、材料属性、输运方程中的源在复杂渗流场中渗透系数离散大，容易产生迭代计项、改进现有物理模型等功能。渗流属于流体力学算不收敛现象。所以有许多学者根据温度场与渗流的范畴，开发利用CFD软件强大的功能进行渗流分*收稿日期:2010-12-08基金项目:陕西省教育厅科学研究计划基金资助项目(08JK404)