CN112257307B - 一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法及*** - Google Patents

一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法及***，包括：建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型；基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型，计算土体颗粒力学特性及履带板的动力学响应数据；基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型，计算水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据；基于上述土体力学和流体力学的仿真计算结果建立水下履带装备行走的动力学方程；求解动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备行走时的环境阻力的三维示意图。本发明可精确计算水下履带装备复杂环境下的行走阻力。

Description

一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法及***
技术领域
本发明涉及车辆行走阻力计算技术领域，特别涉及一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法及***。
背景技术
20世纪以来，随着工业化进程的迅猛发展，特别是二次世界大战以后，危险化学品使用种类和数量急剧增加，各种工业事故呈不断上升的趋势。同时，台风、泥石流、洪水、地震、海啸等自然灾害同样危及到社会安全，给人民生命安全、国家财产和环境构成重大威胁。
应急救援是经历惨痛事故后得出的教训，而应急救援装备是应急救援的有力武器和重要保障，发挥着极其重要的作用。城市内涝、河道清淤的作业环境复杂、危险因素多，需要依靠具备遥控作业能力的强涉水、多功能、高机动装备协同进行地面水下清障作业，而履带式机器人以其牵引力大、通过性好、爬坡能力强成为水下应急救援车辆的最佳选择。
但是，目前现有的对履带车辆的行走阻力研究大多集中于深海集矿机，深海集矿机的工作地点为5000m深的海域，土壤较坚硬，洋流速度小，而水下应急救援的履带装备应用于河流，流速快、土壤稀软，计算方法并不适用；同时，深海集矿机的土壤阻力计算以Bekker的压力-沉陷模型、Wong的剪切应力-位移模型进行推导，水阻力由Morsion模型计算，这些半经验模型本身不能适用于所有的土壤类型，尤其是河流底层的稀软土壤，导致计算存在误差。
发明内容
本发明提供了一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法及***，以解决现有的车辆行走阻力计算方法并不适用于对水下履带装备的行走阻力进行仿真计算，且现有的车辆行走阻力计算方法的误差较大的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法，该水下履带装备行走阻力的仿真计算方法包括：
建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型；
基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型；并基于水下土壤的离散单元模型，计算土体颗粒力学特性及履带板的动力学响应数据；
基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型；并基于水环境有限元模型，计算水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据；
基于所述土体颗粒力学特性、履带板的动力学响应数据以及水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据，建立水下履带装备行走的动力学方程；
求解所述水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图。
进一步地，建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型，包括：
利用三维建模软件SolidWorks，建立水下履带装备及水环境的三维实体模型；并根据实际工况，绘制单独的履带板的三维实体模型。
进一步地，基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型，包括：
将履带板的三维实体模型导入离散单元分析软件EDEM，在EDEM软件的前处理模块中，根据实际工况，完成对水下土壤的物理特性的参数化设置，定义土壤颗粒的相互作用规律，并划分网格，以建立水下土壤的离散单元模型。
进一步地，基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型，包括：
将水下履带装备及水环境的三维实体模型导入有限单元分析软件Workbench中，在Ansys的前处理模块中完成对结构体的材料、载荷、约束以及耦合交换接触面的设置，并对结构体划分网格；在Fluent的前处理模块中完成对流域体的流体属性、湍流模型以及进口特性的设置，通过编写UDF文件，控制流域体的进口速度，并对流域体进行网格划分，以建立水环境有限元模型。
进一步地，对流域体进行网格划分，包括：
对流域体采用非结构体网格自适应划分；
在结构体和流域体的数据交换面进行网格细化，以控制流域体的网格质量。
进一步地，基于所述土体颗粒力学特性、履带板的动力学响应数据以及水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据，建立水下履带装备行走的动力学方程，包括：
基于所述土体颗粒力学特性、履带板的动力学响应数据以及水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据，结合水下履带装备的实际行走工况，建立考虑土体特性和流体特性的水下履带装备行走的动力学方程。
进一步地，求解水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图，包括：
利用Matlab编制程序，求解所述水下履带装备行走的动力学方程，输出不同土壤环境和水环境联合作用下，履带装备水下行走的环境阻力三维示意图。
另一方面，本发明还提供了一种水下履带装备行走阻力的仿真计算***，该水下履带装备行走阻力的仿真计算***包括：
三维实体模型构建模块，用于建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型；
土体力学仿真计算模块，用于基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型；并基于水下土壤的离散单元模型，计算土体颗粒力学特性及履带板的动力学响应数据；
流体力学仿真计算模块，用于基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型；并基于水环境有限元模型，计算水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据；
水下履带装备水下行走的环境阻力计算模块，用于基于所述土体力学仿真计算模块和流体力学仿真计算模块的仿真计算结果，建立水下履带装备行走的动力学方程；求解所述水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图。
再一方面，本发明还提供了一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。
又一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现上述方法。
本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明的方案利用Solidworks在履带车建模方面的优势，建立了精准的履带车模型，避免了由Ansys建模引起的多曲面的模型缺憾。利用EDEM精确的离散单元计算功能，计算土壤颗粒群与履带板的剪切特性，作为土体力学边界条件。同时利用Ansys-Fluent强大的耦合仿真功能，计算不同来流速下履带装备的力学响应，作为流体力学的边界条件。结合土体力学、流体力学的仿真计算结果，推导水下履带车动力学方程，并利用Matlab求解动力学微分方程，绘制不同土体特性、流体特性下的履带装备水下行走的环境阻力三维示意图，从而可以为水下应急抢险装备的环境阻力精确计算提供准确的、可靠的理论基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的水下履带装备行走阻力的仿真计算方法的工作流程图；
图2为本发明实施例提供的履带装备三维实体模型示意图；
图3为本发明实施例提供的EDEM中的土体仿真计算示意图；
图4为本发明实施例提供的Ansys中划分网格后的履带装备有限元模型示意图；
图5为本发明实施例提供的水下履带板稀软土壤的剪切应力-位移曲线图；
图6为本发明实施例提供的水下履带装备在不同流速水域中的纵向流体阻力曲线图；
图7为本发明实施例提供的稀软土体、湍流条件的履带装备水下行走环境阻力三维示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一实施例
本实施例提供了一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法，适用于松软土、普通土、竖土、砂砾等各种特性的土体，以及层流、稳流、湍流等各种特性的流体，本实施例以土壤稀软、水流湍急的江河流域作为典型的复杂环境，分析水下履带装备行走的环境阻力。该方法可以由电子设备实现，该电子设备可以是终端或者服务器。该方法的执行流程如图1所示，包括以下步骤：
S101，建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型；
具体地，在本实施例中，上述步骤的实现过程如下：
利用三维建模软件SolidWorks，根据履带装备的外形参数建立高精度三维实体模型，并匹配对应尺寸的水环境模型，根据实际工况，准确的绘制单独的履带板的三维实体模型，并使之尺寸匹配，如图2所示，利用SolidWorks的实体阵列与异形切除功能，可以建立多种尺寸的履带装备模型。
其中，SolidWorks是目前比较主流的三维建模软件，利用其强大的建模功能可精确的建立各种履带装备模型，可很大程度上解决离散单元仿真软件、以及有限单元仿真软件在建模时的局限性。利用Solidworks软件强大的三维建模功能，能够非常方便精准的建立参数化的履带装备模型，同时忽略对结果影响较小的非必要结构外形，可以减小计算量，节省计算时间的同时保证计算精度。
S102，基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型；基于水下土壤的离散单元模型，计算土体颗粒力学特性及履带板的动力学响应数据；
具体地，在本实施例中，上述步骤的实现过程如下：
将履带板的三维实体模型导入离散单元分析软件EDEM，在EDEM的前处理模块中，根据实际工况，完成对水下土壤的物理特性的参数化设置，定义土壤颗粒的材料属性和相互作用规律，并划分网格，添加载荷约束、颗粒接触半径以及颗粒搜索范围，以建立水下土壤的离散单元模型，如图3所示。其中关键的问题是选取接触模型，根据不同的土壤物理特性设置接触模型的切向、法向参数，否则会影响计算仿真结果的准确度。同时要注意颗粒接触半径的选取，具体取值没有严格标准，只能通过试算确定最佳范围，一般可选取半径的1.5倍。
其中，EDEM离散单元建模适用于松软土、普通土、竖土、砂砾等各种特性的土体，土体颗粒建模区域与履带板模型保证一定的比例关系，以防止履带板结构与土壤仿真区域间距过小，产生壁面效应。通过EDEM可以建立水下土壤的稀软模型，以此为基础可计算履带装备水下行走的土壤阻力，如图5所示。
S103，基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型；基于水环境有限元模型，计算水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据；
具体地，在本实施例中，上述步骤的实现过程为：将水下履带装备及水环境的三维实体模型导入有限单元分析软件Workbench中，在Ansys的前处理模块中完成对结构体的材料、载荷、约束以及耦合交换接触面的设置，并对结构体划分网格，如图4所示；在Fluent的前处理模块中完成对流域体的流体属性、湍流模型以及进口特性的设置，通过编写Fluent的二次开发程序UDF，控制流域体的进口速度，并对流域体进行网格划分，以建立水环境有限元模型。
其中，Fluent计算流体力学适用于层流、稳流、湍流等各种特性的流体，从而组成各种水下的复杂环境；而且为了提高网格的划分效率，本实施例在网格划分时采用非结构体网格自适应划分，并在结构体和流体的数据交换面细化网格，以控制网格质量，在保证计算精度的情况下，提高计算速度。根据水下履带装备的真实行走工况，添加载荷约束，导出约束面上的履带装备受力情况。通过编写UDF文件，控制流体区域的进口速度，高效的采集写入数据。流速根据河流水文资料设置为0-3m/s。通过Ansys-Fluent的结构体-流体耦合计算的功能，可以计算水流与履带装备的相互作用，得到履带装备在不同水流流速下的水阻力，如图6所示。土壤阻力和水阻力共同构成履带车水下行走的环境阻力。
S104基于所述土体颗粒力学特性、履带板的动力学响应数据以及水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据，建立水下履带装备行走的动力学方程；
具体地，在本实施例中，上述步骤的实现过程为：基于上述S102和S103的土体力学、流体力学的仿真计算分析结果，结合水下履带装备的实际行走工况，建立考虑土体特性和流体特性的水下履带装备行走的动力学方程。
S105，求解所述水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图。
具体地，在本实施例中，上述步骤的实现过程为：利用Matlab软件编制程序，求解上述的水下履带装备行走的动力学方程，从而输出不同土壤环境和水环境联合作用下，履带装备水下行走的环境阻力的三维示意图，如图7所示。
其中，Matlab是国际上标准的计算软件，利用其求解履带装备的动力学微分方程组是完全有效可行的，可在保证误差的同时提高计算效率。
综上，本实施例为了精确求解水下复杂环境阻力，考虑水下土壤稀软，水流变换快的实际情况，提出了一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法，结合离散单元分析软件EDEM、有限单元仿真软件Ansys、流体力学计算软件Fluent、数学分析软件Matlab的优势，可以更加精确地计算水下履带式装备复杂工况环境阻力的动力学响应，采用此方法可以更为精确的计算松软土、普通土、竖土、砂砾等不同土体特性、以及层流、稳流、湍流等不同特性的流体的履带装备行走阻力。为水下应急抢险装备的环境阻力精确计算提供重要的理论依据。
第二实施例
本实施例提供了一种水下履带装备行走阻力的仿真计算***，该水下履带装备行走阻力的仿真计算***包括以下模块：
三维实体模型构建模块，用于建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型；
土体力学仿真计算模块，用于基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型；并基于水下土壤的离散单元模型，计算土体颗粒力学特性及履带板的动力学响应数据；
流体力学仿真计算模块，用于基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型；并基于水环境有限元模型，计算水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据；
水下履带装备水下行走的环境阻力计算模块，用于基于所述土体力学仿真计算模块和流体力学仿真计算模块的仿真计算结果，建立水下履带装备行走的动力学方程；求解所述水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图。
本实施例的水下履带装备行走阻力的仿真计算***与上述第一实施例的水下履带装备行走阻力的仿真计算方法相对应；其中，本实施例的水下履带装备行走阻力的仿真计算***中的各功能模块所实现的功能与第一实施例的水下履带装备行走阻力的仿真计算方法中的各流程步骤一一对应；故，在此不再赘述。
第三实施例
本实施例提供一种电子设备，其包括处理器和存储器；其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现第一实施例的方法。
该电子设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)和一个或一个以上的存储器，其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以下步骤：
S101，建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型；
S102，基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型；基于水下土壤的离散单元模型，计算土体颗粒力学特性及履带板的动力学响应数据；
S103，基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型；基于水环境有限元模型，计算水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据；
S104基于所述土体颗粒力学特性、履带板的动力学响应数据以及水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据，建立水下履带装备行走的动力学方程；
S105，求解所述水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图。
第四实施例
本实施例提供一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行，以实现上述方法。其中，该计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。其内存储的指令可由终端中的处理器加载并执行以下步骤：
S101，建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型；
S102，基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型；基于水下土壤的离散单元模型，计算土体颗粒力学特性及履带板的动力学响应数据；
S103，基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型；基于水环境有限元模型，计算水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据；
S104基于所述土体颗粒力学特性、履带板的动力学响应数据以及水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据，建立水下履带装备行走的动力学方程；
S105，求解所述水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图。
此外，需要说明的是，本发明可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

Claims (6)

1.一种水下履带装备行走阻力的仿真计算方法，其特征在于，包括：
建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型；
基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型；并基于水下土壤的离散单元模型，计算土体颗粒力学特性及履带板的动力学响应数据；
基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型；并基于水环境有限元模型，计算水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据；
基于所述土体颗粒力学特性、履带板的动力学响应数据以及水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据，建立水下履带装备行走的动力学方程；
求解所述水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图；
基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型，包括：
将履带板的三维实体模型导入离散单元分析软件EDEM，在EDEM软件的前处理模块中，根据实际工况，完成对水下土壤的物理特性的参数化设置，定义土壤颗粒的相互作用规律，并划分网格，以建立水下土壤的离散单元模型；
基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型，包括：
将水下履带装备及水环境的三维实体模型导入有限单元分析软件Workbench中，在Ansys的前处理模块中完成对结构体的材料、载荷、约束以及耦合交换接触面的设置，并对结构体划分网格；在Fluent的前处理模块中完成对流域体的流体属性、湍流模型以及进口特性的设置，通过编写UDF文件，控制流域体的进口速度，并对流域体进行网格划分，以建立水环境有限元模型。
2.如权利要求1所述的水下履带装备行走阻力的仿真计算方法，其特征在于，建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型，包括：
利用三维建模软件SolidWorks，建立水下履带装备及水环境的三维实体模型；并根据实际工况，绘制单独的履带板的三维实体模型。
3.如权利要求1所述的水下履带装备行走阻力的仿真计算方法，其特征在于，对流域体进行网格划分，包括：
对流域体采用非结构体网格自适应划分；
在结构体和流域体的数据交换面进行网格细化，以控制流域体的网格质量。
4.如权利要求1所述的水下履带装备行走阻力的仿真计算方法，其特征在于，基于所述土体颗粒力学特性、履带板的动力学响应数据以及水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据，建立水下履带装备行走的动力学方程，包括：
基于所述土体颗粒力学特性、履带板的动力学响应数据以及水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据，结合水下履带装备的实际行走工况，建立考虑土体特性和流体特性的水下履带装备行走的动力学方程。
5.如权利要求1所述的水下履带装备行走阻力的仿真计算方法，其特征在于，求解所述水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图，包括：
利用Matlab编制程序，求解所述水下履带装备行走的动力学方程，输出不同土壤环境和水环境联合作用下，履带装备水下行走的环境阻力三维示意图。
6.一种水下履带装备行走阻力的仿真计算***，其特征在于，包括：
三维实体模型构建模块，用于建立履带板、水下履带装备及水环境的三维实体模型；
土体力学仿真计算模块，用于基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型；并基于水下土壤的离散单元模型，计算土体颗粒力学特性及履带板的动力学响应数据；
流体力学仿真计算模块，用于基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型；并基于水环境有限元模型，计算水下履带装备在不同流速下的动力学响应数据；
水下履带装备水下行走的环境阻力计算模块，用于基于所述土体力学仿真计算模块和流体力学仿真计算模块的仿真计算结果，建立水下履带装备行走的动力学方程；求解所述水下履带装备行走的动力学方程，得到不同土壤环境和水环境联合作用下的水下履带装备在水下行走时的环境阻力的三维示意图；
基于履带板的三维实体模型，建立水下土壤的离散单元模型，包括：
将履带板的三维实体模型导入离散单元分析软件EDEM，在EDEM软件的前处理模块中，根据实际工况，完成对水下土壤的物理特性的参数化设置，定义土壤颗粒的相互作用规律，并划分网格，以建立水下土壤的离散单元模型；
基于水下履带装备及水环境的三维实体模型，建立水环境有限元模型，包括：
将水下履带装备及水环境的三维实体模型导入有限单元分析软件Workbench中，在Ansys的前处理模块中完成对结构体的材料、载荷、约束以及耦合交换接触面的设置，并对结构体划分网格；在Fluent的前处理模块中完成对流域体的流体属性、湍流模型以及进口特性的设置，通过编写UDF文件，控制流域体的进口速度，并对流域体进行网格划分，以建立水环境有限元模型。
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