基于CFD-DEM耦合的土壤渗透性数值分析

发布时间：2023-08-05 18:57

　　基于计算流体动力学与离散元(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,结合土壤入渗试验,进行土壤渗透系数随土层深度变化的研究。试验结果表明,随着入渗过程的持续,3、6、9 cm土柱渗透系数分别由0.008 0、0.011 0、0.007 5 mm/s逐渐降低。在液固耦合模型中,通过计算流体动力学(CFD)设置流体相参数,离散元(DEM)模拟土壤颗粒固体相,得出渗流速率与土层深度的定量变化关系式为y=ax²+bx+c(y为渗流速率;x为土层深度;a为常数,等于-0.078 86;b为常数,等于-0.008 67;c为常数,等于0.092 96)。通过方差分析对模型拟合的回归性方程进行验证,得到相关系数R²=0.950 3,校正决定系数R■=0.999 77,都接近于1,表明拟合性好。

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【文章目录】：
1 渗透率变化的试验
    1.1 试件制作
    1.2 渗透系数测定和试验装置
    1.3 渗透系数测定试验结果
2 入渗研究的数学模型
    2.1 Green-Ampt入渗物理模型
    2.2 土壤水分运移方程
3 数值模拟
    3.1 设置网格和时间步长
    3.2 初始条件和边界条件
    3.3 参数设置
4 模拟结果与分析
    4.1 模拟场内流体受到的动态压强和颗粒总能量
    4.2 数值模拟耦合场中土壤颗粒相与流体相的分布
    4.3 数值模拟耦合场内入渗速率的变化
5 模型验证
6 结论



本文编号：3839164