地下水渗透过程分析

江苏科技大学张家港校区CAE报告地下水渗透过程分析一，问题描述对一地下弥散过程进行分析，沉箱将已挖出的比较低的底面与周围面分开，试确定对于已经饱和的土壤，地下水自平地至沉箱的渗透速率。地平面的位压为3米，沉箱上表面的位压为0米，试确定压强分布情况以及水的渗透路径。地下水对于底面的弥散系数为0.864米每天。二，问题分析本题应用稳态热分析方法对渗流过程进行分析，本问题属于轴对称问题，选用二维四节点平面单元PLANE55进行分析。在热场分析中温度等效于流动位势（压差），弥散系数等效于热场分析中的导热系数，热流率等于流动速率。三，操作步骤1，定义分析文件名执行UtilityMenu→File→ChangeJobname，在弹出对话框中输入Exercise24，单击OK。2，定义单元类型执行MainMenu→Preprocessorr→ElementType→Add/Edit/Delete，在弹出ElementType对话框中单击Add按钮，在弹出的LibraryofElementTypes对话框中选择PLANE55单元，即先选中ThermalMass中的Solid单元，再在右侧选择Quad4node55单元。确定选取正确后，单击ok按钮。在ElementType对话框中选择Type1，单击Options按钮，弹出PLANE55elementtypeoptions对话框，在K3项选择Axsymmetric，单击ok，对ElementType对话框中单击Close按钮。3，定义材料属性执行MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels，打开DefineMaterialModelBehavior对话框。对于MaterialModelNumber1，执行MaterialModelsAvailable→Thermal→Conductivity→Isotropic，定义1号材料的导热系数。在KXX项输入0.864，单击ok。4，建立几何模型（1）直接建立矩形MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→ByDimensions，弹出CreateRectangleByDimensions对话框，在X1，X2，Y1，Y2中分别输入0，8，0，3.5，单击Apply。继续在X1,X2,Y1,Y2中分别输入0，8，3.5，7.0，单击Apply，继续在X1,X2,Y1,Y2中分别输入8，18，0，3.5，单击Apply，继续在X1,X2,Y1,Y2中分别输入8，18，3.5，10，单击OK。（2）合并关键点执行MainMenu→Preprocessor→NumberingCtrls→MergeItems，弹出MergeCoincidentorEquivalentlyDefinedItems对话框，在Label项选中Keypoints，其他选择默认，如图所示，单击OK。（3）显示线及关键点编号执行MainMenu→PoltCtrls→Numbering，弹出PoltNumberingControls对话框，选中KP和LINE项，/NUM项中选中Colors&numbers，单击OK按钮，显示所建立模型的线及关键点编号如图所示。5，设置网格密度并划分网格（1）设置网格密度执行MainMenu→Preprocessor→Meshing→SizeCntrls→Manualsize→Global→Size，弹出GlobalElementSize对话框，在Elementedgelength项输入1.0，单击OK。（2）划分网格MainMenu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→TargetSurf，单击pickall按钮，生成有限元单元模型如图所示6，加载位压边界条件（1）施加沉箱部位的边界条件MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Thermal→Temperature→OnLines，拾取如图所示的7号线，单击OK按钮，弹出ApplyTEMPonlines对话框，在Lab项选中TEMP，在VALUE项中输入0，单击OK.（2）施加地平面部位的位压边界执行MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Thermal→Temperature→OnLines，拾取如图所示的15号线，单击OK按钮，弹出ApplyTEMPonlines对话框，在Lab项选中TEMP，在VALUE项中输入3，单击OK.7，设置求解选项执行MainMenu→Solution→AnalysisTypeMainMenu→Solution→NewAnalysis，弹出NewAnalysis对话框，选中Steady-State，单击OK.8，存盘并求解执行UtilityMenu→Select→SelectEverything，选中模型中的所有部分，单击ANSYSToolbar中的Save-DB按钮。执行MainMenu→solution→Solve→CurrentLS,并进行计算存盘。9，显示计算结果（1）设置图形显示执行UtilityMenu→PlotCtrls→WindowControls→WindowOptions，弹出WindowOptions对话框，在INF0中选择LegendON，单击OK。（2）显示温度分布云图执行MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→ContourPlot→NodalSolu，弹出ContourNodalsolutionData对话框，在Nodalsolution中选择NodalTemperature选项，单击OK。所的温度分布如图所示。（3）显示温度温度梯度矢量图执行MainMenu→GeneralPostproc→PlotResults→VectorPlot→Predefined，弹出VectorPlotofPredefinedVectors对话框，依次选中Flux&gradient和ThermalgradTG,在LocVectorlocationforresults选项中Hidden，勾选后，变为Displayed，在VRATIO项输入-1，如图所示，单击OK,显示负的温度梯度分布矢量图。10，列表节点热流量结果（1）选中沉箱山表面节点执行UtilityMenu→Select→Entities，弹出SelectEntities对话框，依次选中Lines，ByNum/Pick，FromFull，单击OK按钮，弹出线拾取对话框，选中如图所示的7号线，单击OK，选中7号线。执行UtilityMenu→Select→Entities，弹出SelectEntities对话框，依次选中Nodes，Attachedto，Lines，all，FromFull，单击OK,选中7号线上的所有节点。（2）列表热流量执行MainMenu→GeneralPostproc→ListResults→ReactionSolu,弹出ListReactionSolution对话框，选中HeatflowHEAT,如图所示，单击OK，弹出节点热流量计算结果。11,退出ANSYS