基于SPH-DEM流-固耦合算法的滑坡涌浪模拟
本文关键词: 光滑粒子流体动力学 离散单元法 流-固耦合 滑坡 涌浪 出处:《岩土力学》2017年04期 论文类型:期刊论文
【摘要】:采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法和离散单元法(DEM),并基于达西渗透试验原理,提出一种SPH-DEM耦合算法用于处理宏观尺度下离散体与流体之间的相互作用问题,并基于该流-固耦合方法采用FORTRAN语言建立滑坡涌浪数学模型。模拟了块体滑坡问题,并与试验数据进行对比以验证该耦合方法的有效性。模拟分析了离散体滑坡产生涌浪以及涌浪传播的过程,分析比较了数值模拟得到的最大涌浪高度与经验公式结果间的关系。研究表明:采用该耦合方法模拟水下块体滑坡问题得到的结果与试验数据吻合良好;模拟离散体滑坡涌浪问题时,较清晰地反映了滑坡体对水的排挤到涌浪的产生过程、水在滑坡体中的渗透过程和滑坡体与水耦合作用发生变形的过程;不同公式分析方法得到的最大涌浪高度之间均有一定差别,算例中滑坡体受重力作用沿倾斜坡面滑动入水过程更接近于潘家铮法的垂直运动模式,因此,模拟结果与之最为接近。
[Abstract]:Using smooth particle hydrodynamics and discrete element method, and based on Darcy permeation test principle, a SPH-DEM coupling algorithm is proposed to deal with the interaction between discrete body and fluid at macro scale. Based on the fluid-solid coupling method, the mathematical model of landslide surge is established by FORTRAN language, and the problem of block landslide is simulated. The effectiveness of the coupling method is verified by comparing with the experimental data. The process of wave surge and surge propagation of discrete landslide is simulated and analyzed. The relationship between the maximum surge height obtained by numerical simulation and the results of the empirical formula is analyzed and compared. The results obtained by using the coupled method to simulate the underwater block landslide are in good agreement with the experimental data. When simulating the problem of landslide surge of discrete body, it clearly reflects the process of water squeezing to surge, the seepage process of water in landslide and the process of deformation of coupling action between landslide and water. There are some differences between the maximum surge height obtained by different formula analysis methods. In the example, the slide body sliding into water along the slope by gravity is closer to the vertical motion model of Pan Jiazheng's method. The simulation results are most close to it.
【作者单位】: 江西省水利科学研究院;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(No.51079095,No.51369011);国家自然科学基金创新研究群体学基金(No.51021004)~~
【分类号】:P642.22
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,本文编号:1545365
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