基于格子Boltzmann方法土体CT扫描切片细观渗流场的数值模拟

发布时间：2017-07-19 17:18

  本文关键词：基于格子Boltzmann方法土体CT扫描切片细观渗流场的数值模拟

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【摘要】：基于格子Boltzmann方法,采用D2Q9基本模型,上、下边界采用非平衡外推格式,左、右不透水边界及土颗粒采用反弹格式设置边界条件,对土体细观渗流场进行数值模拟。首先将试验测得物理单位的数据转化为格子单位,然后用Matlab编制程序,对CT扫描切片进行处理,生成土体细观的数据结构,最后把格子单位表示的结果再转为物理单位,分析了渗流流速的变化规律,得到了整体和局部渗流场的分布情况。分析结果表明:(1)孔道处的流速U随着入渗时间的延长而逐渐达到一个相对稳定值,进而得到流体从开始入渗至稳定状态经历的准确时间T;(2)平均渗流速度由入口处沿y轴负方向逐渐递减,且小于入口处的平均渗流流速;(3)渗流量主要受控于通道的连通性、孔隙大小,最大渗流速度集中在通道的窄孔道处,封闭的孔道和孔隙渗流速度为0。格子Boltzmann方法能有效地对CT扫描得到的2D切片进行数值模拟,可以定量、准确地研究真实土体渗流场的变化机制。
【作者单位】： 昆明理工大学建筑工程学院;
【关键词】： 格子Boltzmann方法 渗流场 D扫描切片 数值模拟
【基金】：昆明理工大学人才培养基金资助(No.KKSY201306023;No.KKSY201306142) 国家自然科学基金-云南联合基金重点项目(No.U1033601)~~
【分类号】：TU43
【正文快照】： 1引言土体是由三相组成:液相、气相与固体颗粒,一般是碎散、不连续或部分连续且十分复杂的多孔介质材料[1],为研究其渗流场的变化规律带来诸多不便。流体在土体中渗流时,常常会产生许多不利的影响[2]。据统计分析,大多数地质灾害及岩土工程中发生的工程事故都与土体中流体的渗

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