数值模拟及软件应用-02-1
数值模拟基础及技术方法ppt课件
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求实 创新 超越
REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY
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四、网格模型格块属性
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定义网格模型格块属性
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网格模型格块属性
•描述各网格格块的大小尺寸和深度的参数称为几何参数。 •用来指定几何参数的关键字是：对于笛卡儿网格是TOPS，DX（或 DXV），DY（或DYV）；对于径向网格是TOPS，DR（或DRV），DTHETA （或DTHETAV）和DZ；对于角点网格是COORD和ZCORN。 •描述孔隙度、渗透率的参数称为属性参数。 •描述属性的参数是：PORO（），PERMX（Kx），PERMY（Ky）， PERMZ（Kz）。 •净厚比可以用关键字NTG（净厚比率）或DZNET（净厚度）来定义。 •用来显式定义一个网格是否是有效网格的关键字是ACTNUM。对于无 效网格，此值为0；对于有效网格则有一个统一的值。
战略地位 不确定性 资金密集
复杂性 高 高 高 未知性 风 技 效 间接性 险 术 益 一次性
仿真工具
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2、各种仿真工具优缺点
仿真工具
•室 内 实 验 •矿 场 试 验 •数 值 模 拟
周 期
相 似 性
费 用
重 复 性
代 表 性
短
好
低
一
次
差
长
好
高
一
次
中
短
好
低
无 限
好
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网格数据读取规则
•对于3D网格，网格块和节点是按照从左到右，从后到前，从 上到下的顺序排列的。 •网格的起始点并不是一定要从网格块（1，1，1）开始。 •X，Y，Z轴并不是一定要与I，J，K方向平行。
应用数值模拟法研究复杂断块油藏剩余油分布
应用数值模拟法研究复杂断块油藏剩余油分布发表时间：2020-09-24T15:18:38.820Z 来源：《科学与技术》2020年15期作者：周璇[导读] 复杂断块油藏进入开发后期，会造成剩余油分布越来越复杂，周璇冷家油田开发公司辽宁省盘锦市 124010摘要：复杂断块油藏进入开发后期，会造成剩余油分布越来越复杂，会给开采和挖潜带来了一定的难度，所以剩余油分布的预测已经成为复杂断块油藏的主要内容，通过合理的技术来进行开采复杂断块油藏是一项非常重要的手段，通过应用数值模拟法对剩余油分布规律进行分析，才能知道影响分布规律的因素，根据这些因素提出相应的对策，剩余油分布预测需要强调地质资料的精细化，保持生产数据的完整性，才能对复杂断块油藏剩余油分布规律有一定的了解。
关键词：数值模拟法；复杂断块油藏；剩余油剩余油分布规律的研究油田开发中后期的主要任务，可以有效提高油气的采收率以及开发效果。
高含水区油藏中的油水关系非常复杂，尤其是复杂断块油藏内的剩余油研究难度非常大。
利用数字模拟技术预测复杂断块油藏剩余油的分布规律，可以有效预测油田的未来发展方向，制定出合理地开发方案和调整方案，能够有效实现全方位的动态描述和预测。
1精细地质建模1.1地质模型为了准确描述复杂断块油藏的空间展布规律，建立三维地质模型：（1）建立复杂断块油藏地质参数的数据库，并对数据进行矫正和标准化处理。
（2）对区块内的工作数据格式进行转换，包括层位数据，断层数据等。
（3）加强数据转换和录入，包括测井解释数据、录井资料数据。
（4）分析测试数据及地质数据的录入。
建立完善地层层面构造模型，利用交互式方法建立储层沉积分布模型，在建立模型时要考虑到孔隙度、渗透率、含油饱和度等参数的校正。
1.2储层参数模型三维地质模型可以用参数体的形式充分反映出储藏内的孔隙度、渗透率等物性参数，储层内的孔隙度和渗透率可以充分表明油藏储集能力和渗流能力。
因此建立模型中利用高斯模拟方法，输入参数为变量统计参数、差函数参数以及条件数据。
数值模拟基础
电磁学
总结词
数值模拟在电磁学领域的应用包括电磁场、电磁波的传播和散射等问题的研究。
详细描述
数值模拟通过建立电磁场和电磁波的数学模型，利用数值算法进行求解，可以模 拟和分析电磁波的传播、散射、吸收等过程，为电磁设备的设计和优化提供支持 。
传热学
总结词
数值模拟在传热学领域的应用涉及温 度场、热流场的模拟和分析，以及热 能转换和热能利用的研究。
的应用范围。
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数值模拟案例研究
案例一：流体动力学中的湍流模拟
总结词
湍流模拟是流体动力学中一个重要的数值模拟任务，用于研究流体在高速流动状态下的 复杂行为。
详细描述
湍流模拟涉及流体在高速流动时产生的复杂、无规则的流动现象。通过数值模拟，可以 模拟和分析湍流在不同条件下的表现，为工程设计和优化提供依据。常用的湍流模拟方
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数值模拟的挑战与解决 方案
网格生成技术
总结词
网格生成是数值模拟中的关键步骤，它决定了计算精度和计算效率。
详细描述
网格生成技术是数值模拟的基础，它涉及到将物理问题离散化为有限个网格点，以便进行数值计算。网格的生成 需要考虑计算精度、计算效率以及物理问题的特性。对于复杂形状和边界条件的处理，需要采用复杂的网格生成 技术，如适应性网格生成技术。
数值模拟的重要性
解决实际问题
数值模拟能够解决许多实际问题，如流体动力学、气 候变化、材料科学等。
预测与优化
数值模拟能够预测系统的行为，优化设计方案，提高 产品性能。
科学研究和教育
数值模拟在科学研究和教育领域也具有重要应用，如 物理、化学、生物等学科的模拟实验。
数值模拟的基本步骤
建立数学模型
根据实际问题建立数学模型， 包括物理方程、边界条件和初
数值模拟计算在临近地铁结构施工安全评估的应用实践
数值模拟计算在临近地铁结构施工安全评估的应用实践发布时间：2022-07-01T07:25:03.578Z 来源：《科学与技术》2022年第5期作者：余先运[导读] 文章以具体的工程为例余先运身份证号：******************，广西南宁摘要：文章以具体的工程为例，通过数值模拟外部施工各阶段对临近地铁结构变形及受力安全性影响，计算得出地铁结构产生的位移数值，以此得出地铁结构变形控制指标，同时也为工程监测方案和施工安全专项方案等提供技术保障，保证了既有地铁隧道结构的稳定性和地铁运营安全。
关键词：数值模拟；临近地铁施工；运营安全Application practice of numerical simulation calculation in construction safety assessment of adjacent subway structureYU Xianyun（ID number：******************，Guangxi Nanning）Abstract：This paper takes a specific project as an example, through numerical simulation of the influence of external construction stages on the deformation and stress safety of adjacent subway structure, calculates the displacement value of subway structure, and obtains the control index of subway structure deformation, and provides technical support for the project monitoring scheme and construction safety special scheme. It ensures the stability of the existing subway tunnel structure and the safety of subway operation.Keywords：Numerical simulation; Adjacent subway construction; Operational safety随着我国城市的快速发展，城市面积不断扩张，随之而来的交通压力也会增大，给人们的出行带来不便，而地铁作为一种既安全又快捷的交通工具，不仅能缓解城市的交通压力，而且给人民的出行带来了便利，越来越受到大家的青睐。
金属塑性加工过程有限元数值模拟及软件应用(梅瑞斌编著)PPT模板
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
目 录
0 1 前言
0 2 第1章绪论
0 3 第2章塑性力学及有限元理论基础
04
第3章不同软件及方法求解圆柱体等温压缩过程
0 5 第4章温度场ANSYS有限元数值模拟求解实例
0 6 第5章塑性加工过程变形ANSYS求解实例
2.1应力与应变
2.1.1点的应 力状态
2.1.2应力分 析
2.1.3应变分 析
第2章塑性力学及 有限元理论基础
2.2平衡微分方程与屈服准 则
2.2.1平衡 微分方程
1
2.2.2屈服 准则
2
第2章塑性力学及有限元理论基础
2.3变形抗力与条件简化
2.3.1变形 抗力模型
1
2.3.2平面 问题
2
2.3.3轴对 称问题
06 参考文献
第4章温度场ANSYS有限元数值模拟求解实例
4.1板坯空冷过程温度场求解实例
4.1.1问题提 出
4.1.2ANSYS 软件求解
4.1.3温度振 荡问题与分析
第4章温度场ANSYS有 限元数值模拟求解实例
4.2试样多阶段热处理过程温度场 求解实例
4.2.1问题 提出
1
4.2.2ANSY S软件求解
有第
限 元 理 论 基 础
章 塑 性 力 学 及
2
01
2.1应力与 应变
04
2.4弹塑性 有限元变刚
度法
02
2.2平衡微 分方程与屈
服准则
05
2.5刚塑性 有限元法
03
2.3变形抗 力与条件简
ANSYS使用简介
ANSYS使用简介1ANSYS概述1.1ANSYS简介ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。
所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。
一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。
想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。
由于计算机行业的发展，相应的软件也应运而生，ANSYS软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。
使用该软件，能够降低设计成本，缩短设计时间。
到80年代初期，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件主要有：ANSYS,NASTRAN,ASKA,ADINA,SAP等。
以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，是一个多用途的有限元法分析软件，它从1971年的2.0版本与今天的5.7版本已有很大的不同，起初它仅提供结构线性分析和热分析，现在可用来求结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题的解答。
它包含了前置处理、解题程序以及后置处理，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为现代工程学问题必不可少的有力工具。
1.2ANSYS软件主要功能ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。
该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能。
1.3ANSYS软件主要特点主要技术特点：唯一能实现多场及多场耦合分析的软件唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件唯一具有多物理场优化功能的FEA软件唯一具有中文界面的大型通用有限元软件强大的非线性分析功能多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容强大的并行计算功能支持分布式并行及共享内存式并行多种自动网格划分技术良好的用户开发环境支持的图形传递标准：SATParaolidSTEP与CAD软件的接口UnigraphicPro/ENGINEERI-DeaCatiaCADDSSolidEdgeSolidWork1.4运行环境（ANSYS5.7）HardDik:500MB以上自由空间.OperatingSytem:MicrooftWindow2000,WindowNT4.0(SP5orhigher)or Window98Graphic:AWindow2000/NT4.0or98upportedGraphicCard,capableof1024某768inHigh2ANSYS的基本使用2.1ANSYS环境简介ANSYS有两种模式：一种是交互模式（InteractiveMode），另一个是非交互模式（BatchMode）。
地下水数值模拟02_地下水运动的数学模型
2
H 0
n 2
——隔水边界
第三类边界条件 H aH b n
例：弱透水边界
K H Hn H 0 n m1 / K1
溶质运移问题的边界条件
第一类边界条件
c(x,
y, z,t) 1
c1(x,
y, z,t)
——给定浓度边界
第二类边界条件 c
Di, j x j ni 2 f2 (xi , t)
u(x, y, z,t) t0 0(x, y, z)
• 2、边界条件
第一类边界条件 u(x, y, z,t) 1 1(x, y, z,t)
第二类边界条件
u n
2
1(x, y, z,t)
第三类边界条件
u
u n
3
3x,
y, z,t
水流问题的边界条件
Reynolds数小于1~10
• 有些情况下，用液体压强表示更为方便
– 例如：油水两相流动
vx
K
H x
vy
K
H y
vz
K
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x
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化工过程数值模拟及AspenPlus软件应用
• 环评、安评
• 经济社会效益评价
可研报告、设计报告：Microsoft Office文本处理
Chemoffice、AutoCAD、Visio等分子式、工艺流程图、
设备装配图、总图、平立面布置图
PDMS、PDS等三维配管
Endnote引用参考文献
流程模拟与优化、设备核算、经济评价：Aspen、PROII、ChemCAD等
2019/12/17
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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ASPEN PLUS的组成
• 系统实现策略（数据输入－解算－结果输出）
– 提供了交互式图形界面(GUI)：操作方便、灵活 – 按DXF标准格式输出流程图，再转换成其他CAD系统
如AUTOCAD所能调用的图形文件 – 先进的数值计算方法：直接迭代法、正割法、拟牛顿
Model Library 模型库
Model Menu Tabs 模型菜单条
Status Area 状态区
2019/12/17
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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数据浏览器（Data Browser）
Up One Level 到上一级
Folder List 文件夹列表
Units 单位
Previous Sheet Input/Results View Menu
Aspen Plus 11.0的安装
• 安装完成后重新启 动计算机，指定 license.dat文件的位 置，完成整个软件 的安装
2019/12/17
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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ASPEN PLUS 的启动
AspenTech Aspen Engineering Suite
•常用的模板： •General with Metric Units •Chemicals with Metric Units
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数值模拟的概念基础知识
Excel 在数值模拟中的应用MatLab 软件应用Ansys WorkBench 简介
1. 2. 3. 4. 5. 及软件应用
数值模拟
基础知识
2. •用简单易懂的方式和例子，说明数值模拟的思想；
•掌握一些简单的数值计算方法；•数值模拟思想在专业问题中的应用。
数值模拟的本质♦在理论家眼里，大坝是一堆偏微分方程... ♦神秘的偏微分没有理论解
数值模拟的本质
♦试坏了才知道结果
♦在实验员眼里，大坝是个黑箱...
数值模拟的本质♦每一个单元都符合：牛顿定理，建立平衡方程；
♦每一个单元都符合：应力—应变关系，建立物理方程。
♦单元之间，符合：作用力与反作用力定理。
♦所有单元联合，组成方程组求解。
数值计算，化整为零
♦数值求解偏微分方程
数值模拟的本质
♦数值模拟的本质是：将问题离散化，利用计算机求解。
实际问题数学模型数值方法运行程序输出结果
数学化离散化程序化（理论分析）
编制程序（数值模拟）
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D are De sign
水工进水塔intake tower 2011-2014青海省果洛藏族自治州—黄河玛尔挡泄洪洞
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水工进水塔intake tower
2009-2012羊曲泄洪洞进水塔·青海
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D are De sign
水工进水塔intake tower
新疆自治区阿克苏地区—大石峡泄洪洞
数值积分
♦数值积分体现了离散化→ 利用计算机求解的思想，也是其他数值模拟方法的基础。
依据微积分基本定理，对于积分
只要找到被积函数的原函数, 便有下列牛顿-莱布
尼茨(Newton-Leibniz)公式：
但对于下列情形：
数值积分
（1）被积函数，诸如等等，找不到用初等
函数表示的原函数；
（2）当是由测量或数值计算给出的一张数据表.
这时，牛顿-莱布尼茨公式也不能直接运用. 因此有必要研究积分的数值计算问题.
数值积分
♦数值积分体现了离散化→ 利用计算机求解的思想，也是其他数值模拟方法的基础。
由于定积分表示的是函数与坐标系围成的面积，我们可以将这个面积分割为用n 个很窄的矩形，这些矩形的面积之和近似等于定积分的值。
这个分割的过程就是离散化的过程。
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数值积分
♦数值积分体现了离散化→ 利用计算机求解的思想，
也是其他数值模拟方法的基础。
可以用小区间左端点的函数值为高作矩形：
也可以用小区间右端点的函数值为高作矩形。
数值积分数值积分数值积分
数值积分
♦数值积分精度与误差，在《数值分析》中有讨论。
♦还有更精确的数值积分方法，详见《数值分析》。
数值积分的应用
♦橡胶坝多用于景观，坝袋是优美的曲线。
1314 1516 1718
数值积分的应用
♦橡胶坝坝袋的计算有一个复杂的积分。
数值积分的应用
00.20.40.60.811.20
0.5
1
1.5
2
f(φ)=
本节结束
♦请大家课后练习数值积分。
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21。