【CFD教程】3分钟学会两相流非稳态水坝溃堤仿真
一、案例背景
溃坝指的是水坝突然损坏，坝后水体流出形成洪水的过程。溃坝模拟可对水坝的设计、管理及灾后救援提供参考。
本案例需要的输入文件和参数信息如下表：
网格文件 | Dambreak.msh |
网格类型 | 整体网格为六面体网格的非结构网格，网格数量10万 |
介质 | 25°空气，水密度997kg/m^3 |
湍流模型 | Standard k-epsilon |
边界条件 | 出口静压：101325Pa |
图1 网格模型
二、网格处理
1. 新建工程
a. 启动AICFD 2024R1；
图2 AICFD窗口
b. 选择 文件>新建，新建工程，选择工程文件路径，设置工程文件名，点击“确定”。
图3 新建工程
2. 网格划分
a. 单击菜单栏 网格> 导入网格 ，导入外部生成的模型文件；
图4 网格导入
三、求解设置
1. 网格域设置
先指定水坝损坏前水所在区域。右击 网格域>域，点击“插入域”，在自定义区域设置窗口中修改名称，类型保持立方体，通过输入坐标确定位置。最小值不变，最大值根据整个域尺寸，圈出左下角区域0.2，0.3，0.1。然后点击“确定”，创建初始水域，如图所示；
图5 创建水域
2. 求解模型设置
选择 求解> 求解模型，由于要看水流动过程，时间选瞬态。流动选不可压，方法选湍流，湍流模型保持默认K-e模型。多相流开启，相数为2，即水和空气。重力Y方向设置-9.8。如图所示。
图6 求解模型设置
3.计算域设置
a. 双击 求解> 流动分析> 计算域> Domain-fluid1>计算域设置，保持默认不变，点击“下一步”；
b. 在打开的流体模型窗口继续点击“下一步”，前面保持默认不变，勾选“表面张力系数” 输入水和空气间的系数0.07，点击“下一步”；
c. 设置初始水域材料，主相初始化，把水域打开保持，水的默认比例1，代表此区域初始为水，如图所示。
图7 分配计算域
4. 边界条件设置
a. 右击 流动分析> 计算域> 边界条件，右键 插入边界条件，上面是敞口的，所以上表面movingwall设为压力出口，意思是和大气相通，如图所示；
图8 上表面设置
b. 右击 流动分析> 计算域> 边界条件，右键 插入边界条件，前后面FrontAndBack设为对称面，代表用这一段来代表整个水坝。其余面都是普通壁面wall。如图所示。
图9 边界条件设置
5. 求解参数设置
双击 仿真> 求解控制 ，增大计算步数到10000步，勾选输出迭代频率，每300步保存一次结果。
图10 求解控制设置
四、初始化及求解计算
1. 初始流场设置
双击 仿真> 初始化，刚才已经设置了水的位置，除水外，其它区域都是空气。把空气体积分设为1，水的改为0，如图所示；
图11 初始化设置
2.求解计算
选择菜单栏 求解> 求解> 直接求解> 并行，开始计算。
图12 运行求解器
图13 选择求解模式
五、后处理
1. 监控曲线
点击监控，查看残差曲线；
图14 残差曲线
2. 可视化结果
a. 创建面：单击菜单栏 后处理> 面，Z法向，变量选择密度，确定。红色代表密度大，是水，蓝色是空气；
图15 查看水流位置
b. 动画：单击菜单栏 后处理> 动画，位置选刚刚创建的平面，点击播放，可以看到水流过程了。
图16 动画展示
