用Ansys分析有浸润线的土石坝平面渗流问题

土石坝渗流分析，采用非饱和土渗流参数，迭代计算浸润线，根据前次计算结果，不断修改单元的渗透系数和浸润逸出点位置，直到满足精度要求。本算例的土石坝体型比较简单.采用非饱和渗流计算.即渗透系数为空隙压力的函数.首先建立一个数据文件PPPP.TXT，存储渗透系数函数关系，如下。第一列为空隙压力值（水头M)，第二列为渗透系数指数，渗透系数等于10^A(M/D)。
-10.00 -4.0E+00
-9.00 -3.6E+00
-8.00 -3.2E+00
-7.00 -2.8E+00
-6.00 -2.4E+00
-5.00 -2.0E+00
-4.00 -1.6E+00
-3.00 -1.2E+00
-2.00 -8.0E-01
-1.00 -4.0E-01
0.00 0.0E+00
土坝顶宽4M，上下游坡比均为1:2，总高12M，底宽52M。上游水深8M，下游无水。

FINI
/TITLE, EARTHDAM SEEPAGE
/FILNAME,SEEPAGE5
/PLOPTS,DATE,0
*DIM,TPRE,TABLE,11,1,1,PRESS,KKPE ! 定义水压与渗透系数的关系数组
*TREAD,TPRE,PPPP,TXT ! 读入数组
*DIM,NCON,ARRAY,4 ! 定义数组，用于存贮单元四个节点号
/PREP7
SMRT,OFF
ANTYPE,STATIC ! THERMAL ANALYSIS
ET,1,PLANE55
MP,KXX,1,1 ! 饱和状态下的渗透系数
MP,KXX,2,1E-4 ! 完全干燥下的渗透系数，假设空隙水压力小于-10M时
K,1,24,12
K,2,24,0
K,3,0,0
K,4,28,12
K,5,28,0
K,6,52,0
L,1,3
L,3,2
L,1,2
L,4,5
L,5,6
L,4,6
LESIZE,ALL,,,24
A,1,3,2
A,1,2,5,4
A,4,5,6
MSHK,2 ! MAPPED AREA MESH IF POSSIBLE
MSHA,0,2D ! USING QUADS
AMESH,ALL ! MESH AREAS
NUMMRG,NODE ! MERGE NODES AT BOTTOM OF CAISSON
*GET,N_MAX,NODE,,NUM,MAX ! 获得最大节点号
*GET,E_MAX,ELEM,,NUM,MAX ! 获得最大单元号
*DIM,N_TEMP,ARRAY,N_MAX ! 定义节点温度变量-总水头
*DIM,N_PRE,ARRAY,N_MAX ! 定义节点压力水头变量

!定义上游面总水头值
LSEL,S,LINE,,1
NSLL,S,1
NSEL,R,LOC,Y,0,8
D,ALL,TEMP,8 !定义上游面总水头值

!定义下游面总水头值
LSEL,S,LINE,,6
NSLL,S,1
*GET,N_NUM2,NODE,,COUNT
*DIM,N_NO2,ARRAY,N_NUM2
II=0
*DO,I,1,N_MAX
*IF,NSEL(I),EQ,1,THEN ! 判断节点是否选中
II=II+1
N_NO2(II)=I ! 存储渗流可能逸出点节点编号
*ENDIF
*ENDDO

NSEL,R,LOC,Y,0,8 ! 第一次计算，假设浸润线逸出点在8M高位置,与上游同高
*GET,N_NUM,NODE,,COUNT ! 获得渗流出口节点总数
*DIM,N_NO,ARRAY,N_NUM ! 定义变量,存储渗流出口节点编号

II=0
*DO,I,1,N_MAX
*IF,NSEL(I),EQ,1,THEN ! 判断节点是否选中
II=II+1
N_NO(II)=I ! 存储渗流出口节点编号
*ENDIF
*ENDDO
*DO,I,1,N_NUM
D,N_NO(I),TEMP,NY(N_NO(I)) ! 定义下游面总水头值
*ENDDO

ALLSEL,ALL
FINISH

/SOLU
SOLVE
FINISH
!第一次计算完毕

!-------------------------------------------------------------------------
!迭代计算

CONUTT=20 ! 最大循环次数
DD_HEAT=0.001 ! 前后两次计算，总水头最大允许计算差
CHUK_ST=3 ! 出口边界条件重新设定的起始点
CHUK_MAXY2=10E5 ! 临时变量，用于存储浸润线出口坐标
*DO,COM_NUM,1,CONUTT
DD_H=0
/POST1
SET,1
*DO,I,1,N_MAX
*IF,COM_NUM,GT,CHUK_ST+1,THEN
DD1=N_TEMP(I)
*IF,ABS(DD1-TEMP(I)),GT,DD_H,THEN
DD_H=ABS(DD1-TEMP(I))
*ENDIF
*ENDIF
N_TEMP(I)=TEMP(I) ! 计算节点温度（总水头）
N_PRE(I)=N_TEMP(I)-NY(I) ! 计算节点压力，总水头-Y坐标
*ENDDO
*IF,COM_NUM,GT,CHUK_ST+1,THEN
*IF,DD_H,LE,DD_HEAT,THEN
*EXIT
*ENDIF
*ENDIF
/PREP7
! 重新给每个单元设定材料
MATNUM=2
*DO,I,1,E_MAX
*DO,KK,1,4
*GET,NCON(KK),ELEM,I,NODE,KK ! 获取单元四个节点编号
*ENDDO
TEMP_Y=(N_TEMP(NCON(1))+N_TEMP(NCON(2))+N_TEMP(NCON(3))+N_TEMP(NCON(4)))/4 !计算单元中心点平均温度
PRESS_T=TEMP_Y-CENTRY(I)
*IF,PRESS_T,GT,0,THEN
PRESS_T=0
MPCHG,1,I
*ELSEIF,PRESS_T,LT,-10,THEN
PRESS_T=-10
MPCHG,2,I
*ELSE
MP,KXX,MATNUM+1,10**TPRE(PRESS_T)
MPCHG,MATNUM+1,I
MATNUM=MATNUM+1
*ENDIF
*ENDDO

! 重新设定出口边界条件
*IF,CONUTT,GT,CHUK_ST,THEN !前CHUK_ST次采用原边界条件
LSEL,S,LINE,,6
NSLL,S,1
DDELE,ALL,TEMP ! 删除原边界条件
II=0
CHUK_MAXY=0
*DO,JJ,1,N_NUM2
*IF,N_TEMP(N_NO2(JJ)),GE,NY(N_NO2(JJ)),THEN
D,N_NO2(JJ),TEMP,NY(N_NO2(JJ)) ! 总水头=Y坐标
*IF,NY(N_NO2(JJ)),GT,CHUK_MAXY,THEN
CHUK_MAXY=NY(N_NO2(JJ))
*ENDIF
*ENDIF
*ENDDO
*IF,CHUK_MAXY2,NE,CHUK_MAXY,THEN ! 判断前后两次计算的浸润线出口位置是否相同
NSEL,R,LOC,Y,CHUK_MAXY ! 选择最高节点
*IF,CHUK_MAXY,GT,0,THEN
DDELE,ALL,TEMP ! 删除出口最高节点边界条件
*ENDIF
CHUK_MAXY2=CHUK_MAXY
*ENDIF
*ENDIF
ALLSEL,ALL
FINI

/SOLU
SOLVE
FINISH
*ENDDO
SAVE

!迭代计算完毕，进入后处理

FINISH
/POST1
/CLABEL,,1
/EDGE,,0
/CONTOUR,,8,0,1,8
PLNSOL,TEMP ! 显示总水头云图
PLVECT,TF, , , ,VECT,ELEM,ON,0
PLVECT,TF, , , ,VECT,NODE,ON,0
LSEL,S,LINE,,6
NSLL,S,1
PRRSOL,HEAT ! PRINT FLOWRATE THROUGH SOIL
FSUM,HEAT ! 计算渗流量
*GET,Q_DAY,FSUM,0,ITEM,HEAT
ALLSEL,ALL
SAVE

*DO,I,1,N_MAX
N_TEMP(I)=TEMP(I) ! 计算节点总水头（温度）
N_PRE(I)=N_TEMP(I)-NY(I) ! 计算节点压力，总水头-Y坐标
DNSOL,I,TEMP,,N_PRE(I) ! 将压力水头值复制到节点
*ENDDO
PLNSOL,TEMP ! 显示压力水头云图
FINI