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1、 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Utility MenuFil
2、eChange Jobname，在弹出对话框中输入Exercise24，单击OK。 2，定义单元类型 执行Main MenuPreprocessorrElement TypeAdd/Edit/Delete，在弹出Element Type对话框中单击Add按钮，在弹出的Library of Element Types对话框中选择PLANE55单元，即先选中 Thermal Mass中的Solid单元，再在右侧选择Quad 4node55单元。确定选取正确后，单击ok按钮。 在Element Type对话框中选择Type 1，单击Options按钮，弹出PLANE55 element type o
3、ptions对话框，在K3项选择Axsymmetric，单击ok，对Element Type对话框中单击Close按钮。3，定义材料属性 执行Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models，打开Define Material Model Behavior对话框。对于Material Model Number1，执行Material Models AvailableThermalConductivityIsotropic，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MainMenuPrepr
4、ocessorModelingCreateAreasRectangleBy Dimensions，弹出Create Rectangle By Dimensions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Main MenuPreprocessorNumbering CtrlsMerge Items，弹出Merge
5、 Coincident or Equivalently Defined Items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Main MenuPoltCtrlsNumbering，弹出Polt Numbering Controls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Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsManualsizeGlobalSize
6、，弹出Global Element Size对话框，在Element edge length项输入1.0，单击OK。 （2）划分网格MainMenuPreprocessorMeshingMeshAreasTarget Surf，单击pick all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Main MenuSolutionDefine LoadsApplyThermalTemperatureOn Lines，拾取如图所示的7号线，单击OK按钮，弹出Apply TEMP on lines对话框，在Lab项选中TEMP，在VALUE项中输入0，单击OK. （
7、2）施加地平面部位的位压边界 执行Main MenuSolutionDefine LoadsApplyThermalTemperatureOn Lines，拾取如图所示的15号线，单击OK按钮，弹出Apply TEMP on lines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Main MenuSolutionAnalysis TypeMain MenuSolutionNew Analysis，弹出New Analysis对话框，选中Steady-State，单击OK.8，存盘并求解 执行Utility MenuSelectSelect Everyt
8、hing，选中模型中的所有部分，单击ANSYS Toolbar中的Save-DB按钮。 执行Main MenusolutionSolveCurrent LS,并进行计算存盘。9，显示计算结果（1）设置图形显示 执行Utility MenuPlotCtrlsWindow ControlsWindow Options，弹出Window Options对话框，在INF0中选择Legend ON，单击OK。（2） 显示温度分布云图 执行Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu，弹出Contour Nodal solution
9、 Data对话框，在Nodal solution中选择Nodal Temperature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Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsVector PlotPredefined，弹出Vector Plot of Predefined Vectors对话框，依次选中Flux&gradient和Thermal grad TG,在Loc Vector location for results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
10、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Utility MenuSelectEntities，弹出Select Entities对话框，依次选中Lines，By Num/Pick，From Full，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Utility MenuSelectEntities，弹出Select Entities对话框，依次选中 Nodes，Attached to，Lines，all，From Full，单击OK,选中7号线上的所有节点。（2） 列表热流量 执行Main MenuGeneral PostprocList ResultsReaction Solu,弹出List Reaction Solution对话框，选中Heat flow HEAT,如图所示，单击OK，弹出节点热流量计算结果 。 11,退出ANSYS
