地下水與地層變形流固耦合計(jì)算示例

地下水與地層變形流固耦合計(jì)算示例第1頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算模型第1層(空隙內(nèi)為空氣,滲透系數(shù)1e-9)第2層(空隙內(nèi)為水,滲透系數(shù)1e-9)第3層(空隙內(nèi)為水,滲透系數(shù)2e-9)第4層(空隙內(nèi)為水,滲透系數(shù)4e-9)進(jìn)水、出水管道

土體分為4層,每層土強(qiáng)度、滲透系數(shù)可不相同；

采用VOF模擬水流動(dòng)，采用PFSI模擬耦合效應(yīng)；地下水位和地層的初始狀態(tài)不透水：wall自由邊界：透水或空氣初始地下水位線(xiàn)第2頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算模型結(jié)構(gòu)模型流場(chǎng)模型

結(jié)構(gòu)模型中，導(dǎo)流孔邊界為FSI邊界；

流場(chǎng)模型中，為了方便施加滲水、注水等條件，導(dǎo)流孔建立了單元；PressureDatum第3頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算模型

流場(chǎng)中多孔介質(zhì)單元內(nèi)部，存在水、空氣兩種狀態(tài)，因此要流體單元定義VOF算法；

流場(chǎng)單元中水位的指定，是通過(guò)初始條件中的VOF-SPECIES1完成的；

在流場(chǎng)中，wall、自由邊界不能再指定為FSI邊界條件；

結(jié)構(gòu)模型中包括邊界約束條件、重力載荷、以及初始地應(yīng)力等；第4頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

由于結(jié)構(gòu)模型變形緩慢，慣性可忽略，采用static分析類(lèi)型；流場(chǎng)計(jì)算過(guò)程中，水位會(huì)發(fā)生變化，采用transient分析類(lèi)型；

ADINA中PFSI耦合分析的實(shí)質(zhì)是：由流場(chǎng)計(jì)算水壓分布和變化，流場(chǎng)計(jì)算的水壓直接用于結(jié)構(gòu)剛度矩陣、變形的計(jì)算；

空隙中的水、空氣考慮其可壓縮性；因此在材料參數(shù)輸入需要輸入水、空氣的體積模量；計(jì)算模型第5頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算模型

流場(chǎng)采用FCBI-C單元算法；

計(jì)算條件分為兩個(gè)情況，1通過(guò)導(dǎo)流管向地層注水；2地下水通過(guò)導(dǎo)流管無(wú)壓滲出；情況1：管道端面施加X(jué)向速度0.01載荷情況2：管道端面施加NormalTraction=-5載荷（此邊界位于壓力基準(zhǔn)下方約5米處，相當(dāng)于此邊界水壓力為零）注：FCBI-C單元實(shí)際邊界壓力＝NormalT.×密度×重力加速度（×空間函數(shù)）第6頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算模型Case-1模型文件：pfsimodel-soil-case1.in，pfsimodel-flow-case1.inCase-2模型文件：pfsimodel-soil-case2.in，pfsimodel-flow-case2.in第7頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算結(jié)果－case1最后土層的相對(duì)Z方向變形最后土層內(nèi)部孔隙水壓力分布結(jié)構(gòu)模型計(jì)算結(jié)果第8頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算結(jié)果－case1最后土層的相對(duì)Z方向變形最后土層內(nèi)部水壓（靜壓）分布流場(chǎng)模型計(jì)算結(jié)果第9頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算結(jié)果－case1某時(shí)刻土層中流速分布、水面位置第10頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算結(jié)果－case1土層中流速分布、水面位置動(dòng)畫(huà)（土層變形放大100倍）第11頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算結(jié)果－case2最后土層的相對(duì)Z方向變形最后土層內(nèi)部孔隙水壓力分布結(jié)構(gòu)模型計(jì)算結(jié)果第12頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算結(jié)果－case2最后土層的相對(duì)Z方向變形最后土層內(nèi)部水壓（靜壓）分布流場(chǎng)模型計(jì)算結(jié)果第13頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算結(jié)果－case2某時(shí)刻土層中流速分布、水面位置第14頁(yè)，課件共16頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算結(jié)果－cas