蔡司GOM三维扫描仪销售商

高精度·自动·批量·快速三维测量

Wechat-QR

EREDOS PROJECT 覆盖溪流流动于Flow-3D中的数值模拟

LinkedIn
Email
Print

BRL 工程

采矿业促成了许多地下结构的建设,用于管理开采地区并伴随其经济和工业发展。这种活动产生了大量空洞,同时还产生了矿渣堆和用不同材料(主要是废石)填充谷底的现象。在这之前,要先在水道上方进行砖石工程,以维持流经山谷的水流。后来还会产生些建造住宅或基础设施而产生的其他材料沉积物。

虽然采矿活动减少了,但这些建筑却没有得到额外的维护。2012 年 11 月 Robiac-Rochessadoule(法国,加尔)一条被覆盖的小溪倒塌表明,需要重新关注这些被遗忘的建筑。

图 1. 2012 年 11 月 Robiac-Rochessadoule 的覆盖溪流坍塌

BRL ingenierie 参与的 EREDOS 研究项目具有以下目标:

  • 开发用于对这些覆盖的河流和穿过它们的结构进行诊断研究(监测系统、机械和水力行为等)的工具和方法。
  • 定义风险指标和干预协议。

在这个研究框架内,BRLi 测试了 3D CFD 的使用,以解决与覆盖流问题相关的问题。 CFD 模型是使用 FLOW-3D 软件构建的,输入的是覆盖流的详细 3D 扫描(RICHER 公司 – Geometer-Expert)。

隧道的 3D 扫描

Valette 溪流位于法国 Alès 以北 20 公里的 Robiac-Rochessadoule 公社。 砖石结构的总长度约为 250 m。下面的照片是从下游拍摄的,是在 3D 扫描仪的帮助下拍摄的。高分辨率几何数据的收集允许创建高度精确的 3D CAD 模型,用作水利工程CFD软件FLOW-3D HYDRO 模拟的输入。

图2 隧道照片
图3 隧道360°视图
3D数字地形模型细节

液压模型

主要任务是基于水力 3D CFD 模型的参数研究,该模型使用整个地下河流的模流分析软件FLOW-3D HYDRO 软件构建。 测试的主要参数是:

  • 上下游边界条件
  • 上游:施加流量或水位
  • 下游:自由流出或强加水位
  • 隧道的绝对粗糙度
  • 网格尺寸
  • 湍流模型(K-epsilon、K-omega、RNG)
  • 考虑流动曝气现象(单一流体[水]+特定空气模型或双流体[水+空气]模型)
  • 数值选项(一阶、二阶……)
  • 墙法则

总共进行了 40 多次 3D CFD 模拟。

图5 上游加压流
图7 隧道流线
图6 下游自由表面流
图8 隧道空气分数

水力结果

尽管测试改变了许多参数(有时在非常宽的范围内),但可以通过隧道的最大计算流量仍然严格限制在 100-125 m3/s 的范围内。 对于这个特定前提和这些空间尺度,模拟结果似乎对建模者探索的参数空间变化不是特别敏感。

可通过隧道的最大物理流量估计约为100立方米/秒。 最大物理流量是指产生约 8 至 9 m(模型参考)上游水位的流量,与上游入口附近的自然地形相适应。

然后插入由这种方法产生的隧道上游额定值曲线。 在 60-120 m³/s 的流量范围内,应用于流量系数为 0.6 的第一条隧道的涵洞法则与使用 FLOW-3D 获得的额定曲线非常吻合。

图9 隧道模拟结果
图10 隧道上游额定曲线

结构的水力应力

cfd计算流体力学软件FLOW-3D HYDRO这种类型的 3D CFD 模型提供了从模拟结果中提取许多与结构上的水力应力评估相关的参数的可能性:动态压力、剪切应力、耗散能量等。

这些输出使诊断结构稳定性的当前状态和设计可能的加固成为可能。 它们构成了结构分析的输入数据。在所关注的流态中,加压和自由表面流动条件的交替,应该注意的是,可以在壁上的凹陷起源处观察到跳动现象,这可能被证明是有害的。

下图说明了可以揭示水工结构压力征集的渲染类型。

图 12. 结构结果的后处理(耗散能量)
图 11. 结构结果的后处理(压力)

结论

高保真 3D 扫描数据可用作使用 cfd流体模拟软件FLOW-3D 等高级建模工具对复杂流动条件进行复杂 3D CFD 建模的基础。 流量曲线和流量的详细表示,以及由此产生的周围基础设施的瞬态压力条件,都是此类研究自然产生的可交付成果的一部分。

关于马路科技

马路科技成立于1996年,从逆向工程与快速原型应用整合,今日为华人市场上最专业的3D列印与3D扫描专家于各种产业。

马路科技陆续引进了工业设计(ID)、工业辅助检测(CAV)、雷射加工机设备、公仔设计服务、工程服务等的关键知识与技术。

最新消息

三维扫描仪案例视频

Scroll to Top

索取完整文章

亲爱的客户您好,此文章为限定阅读
烦请填写表单已获取完整文章,我们将指派专员于1~3个工作天为您寄送相关资讯到您​​所填写的信箱

十分感谢您的配合,马路科技祝您顺心

CAPTCHA image