实际工程中,往往比较关心下列渗流问题:自由面问题和动态渗流模拟,二者均可以在ADINA软件中进行模拟。需要注意的是:此处提到的渗流问题(不仅包括土木专业的渗流分析)指的是广义上的渗流,根据所关心的问题不同,可以采用4种方法:
1)如果只关心稳态渗流速度和浸润面形状,可以采用ADINA-Thermal模块求解,如图5-24所示。这种方法是根据渗流方程与温度方程相同的原理,用温度场的求解方法,采用热传导单元来求解渗流问题。
图5-24 温度场模拟渗流
2)利用ADINA-CFD模块中的多孔介质材料来分析渗流问题,利用求解流体控制方程的方法得到瞬态渗流速度、流网分布等,如图5-25所示。
图5-25 流场模拟渗流
3)采用ADINA-Structures模块的porous材料特性来求解渗流问题(如图5-26所示),其特点是可以得到土中孔隙水压力与土体本身应力场耦合的结果,但是无法得到水的渗流速度等结果。(www.xing528.com)
图5-26 结构场模拟渗流
4)可以综合上述第2种和第3种方法,采用流固耦合,既可以得到瞬态渗流速度、流网分布等,又可以得到土中孔隙水压力与土体本身应力场耦合的结果(PFSI),如图5-27所示。
在第1种模拟方法中,总水头是高度水头与压力水头之和。因此,水压作用边的总水头为高度水头与压力水头之和,其值为常数。而在自由出流边没有压力水头,只有位置水头,因此其总水头为随高度变化的倒三角形载荷。高度水头指的是高度Z坐标为0的面(浸润面);水压力为零的线则称为浸润线。需要注意的是:应该在Z轴的正半轴建立几何模型,并且一定要包含Z=0的位置;定义的初始温度值应该大于或等于渗流水头的最大值。关于渗流分析的详细实例,请参见10.1节“沥青心墙坝渗流分析”。
图5-27 流固耦合模拟渗流
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