ANSYS Rocky利用SPH方法模拟溃坝

摘要

本文提供了使用Rocky软件的SPH求解器模拟溃坝过程的详细教程。内容涉及项目创建、初始设置、Motion Frame定义、流体参数设置、SPH参数配置、入口定义以及计算区域和求解器设置。通过逐步指导，用户能够模拟溃坝过程，并观察颗粒和水面的动画效果，从而学习Rocky软件在流体动力学模拟中的应用。

正文

本案例演示利用Rocky的SPH求解器计算溃坝过程。

1.1 案例目的

本教程的主要目的是介绍 SPH 参数，并在Rocky中处理一个仅包含液体的模拟。

案例内容包括：

• 设置流体介质
• 收集流体碰撞数据
• 创建一个fluid inlet

使用到Rocky的功能包括：

• SPH
• SPH Boundary Interaction Statistics
• Eulerian Solution
• Inlets and Outlets

1.2 案例几何

几何模型如图所示。

几何包括以下部分：

1. container
2. gate
3. column

1.3 创建项目

1. 启动 Rocky 2024 R1

2. 点击菜单File → New Project或快捷键CTRL+N创建一个新项目。

3. 将空项目保存到指定的位置。

1.4 初始设置

使用下表中的信息开始设置你的Rocky项目。

将导入的三个walls设置为透明，以便更好地进行可视化。

1.5 Motion Frame

本案例为gate创建一个Translation运动，用来释放左侧填充的水。

按照下表操作为gate创建并分配Motion Frame。

要可视化gate的运动，可以在运动预览窗口中预览它（选中模型树 Motion Frames 节点，点击Preview按钮）。

1.6 流体定义

• 从Materials实体中，选择Default Fluid并在Data Editors面板中定义Name和Sound Speed。

1.7  SPH参数

SPH步骤允许定义核心，边界条件和其他与流体相关的属性。

本案例将使用 Fluid Dynamics, Wall Boundary Conditions, Positions Correction 和所有 Advanced 的默认选项，只设置Kernel | Element Size 参数。

• 选择模型树节点 SPH ，在Model Parameters选项卡上，定义 Element Size 为 0.01 m

1.8 入口定义

本案例创建一个Volumetric Inlet来填充container的一部分Water。

1. 按照下表中的步骤创建并定义入口。

在3D View中，当选择Water Fill入口时，可以看到要填充的区域。

 

注意：也可以通过点击和拖动附着在每个面或立方区域中心的球体，用鼠标设置区域的尺寸和中心。

”

1.9 计算区域设置及求解

在Domain Settings步骤中，定义一个自定义边界框，该框超出了壁面几何形状的限制。

这样做将允许Rocky计算可能逃逸到容器区域之上的元素（与柱子或容器碰撞的溅水）。默认情况下，Rocky会根据Walls的边界限制自动创建一个Domain框。任何离开这些限制的元素都会从模拟中消除。这些默认设置不适用于水坝破裂模拟，因为水会溅出容器区域。

• 使用下表中的信息设置域和求解器。

 

注意：在这种情况下，首选GPU，但也可以使用CPU运行模拟。

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• 从Solver中，点击Start按钮开始计算

Simulation Summary出现，然后开始处理。

计算中颗粒如图所示。

可以显示为水面动画。

 

注：本案例为Rocky Tutorials。

”

（完）