Hec-Ras - это программа, которая строит гидравлические модели неустановившегося течения, используя 2d постановку задачи на уравнениях мелкой воды (shallow water equation).
Область применения Hec-Ras:
моделирование пропуска паводковых волн в каналах
гидрологическое моделирование
моделирование поверхностного стока
моделирование прорыва дамб и плотин
гидравлический подпор перед водопропускными сооружениями
плановое распределение скоростей в каналах и водоемах
Двухмерная постановка задачи на выходе позволяет получить трехмерную модель поверхности воды, которая изменяется в каждый момент времени (учет движения волн). Но и имеет ряд ограничений:
- нет вертикального распределения скоростей потока (постпроцессор покажет среднюю скорость в ячейке);
- задача на однокомпонентную среду, а значит нет возможности делать модели разбрызгивания, смешения, движения судна, работы турбины, теплообмена и тд. За этим надо идти в классические CFD решалки на Навье-Стокса. (модель переноса наносов возможна, но ее сегодня оставим за кадром);
- программа тяжело численно воспринимает субвертикальные стенки и водопады. Для этого есть возможность вшивать внутрь расчетной модели аналитические методы.
Ниже я продемонстрирую базовые возможности программы, которые мы можем получать после расчета, анализировать и вставлять в свои отчеты.
Эпюра скоростей:
Построив в модели линию разреза, мы можем посмотреть на нем изменения во времени: скорости, глубины, уровни. Настройка цветового градиента осуществляется пользователем. На картинке выше показана эпюра скоростей с градиентом от синего (менее 1 м/с) до желтого (до 5м/с) и даже выше.
Волна на продольном профиле:
Типичная задача: посмотреть как движется фронт волны по профилю канала или ущелья чтобы оценить его редукцию по длине, гидравлический уклон и скорость.
Расход на водопропускной трубе или водосливе:
Вы меня уж простите за качество gif анимации, но если приглядеться, то слева пруда можно увидеть канал-байпас, а на нем установлена водопропускная труба. Ничто не мешает нам вытащить график гидрографа (как показано на рисунке) или уровни воды для трубы и даже перелива сооружения, если таковое имело место быть.
Выгрузка растров в CAD:
Ну и любой слой результата расчета (отметка воды, скорость, глубина) можно сохранить как растр и экспортировать в CAD систему проектировщикам.
Список результатов далеко не полный. Я буду статью дописывать со временем.
PS. Магарычи и портвейны шлите почтой.