山区河道型水库滑坡涌浪数值模拟

发布时间：2017-05-19 20:13

  本文关键词：山区河道型水库滑坡涌浪数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大型滑坡灾害所激起的涌浪对沿岸居民的生命财产安全是极大的威胁,且巨大的涌浪会掀翻过往船舶,甚至有可能影响到大坝的稳定性。因此对滑坡涌浪的形成与影响因素的研究能够为人们防范涌浪灾害提供科学依据。本文采用有限体积法对控制自由水面运动的方程和描述水流运动的紊流模型进行离散,参照Monaghan和Kos(2000)的刚性块体垂直落入水中的物理试验模型,基于FLUENT软件建立了对应的二维数值计算模型,其中应用VOF方法追踪自由液面,UDF程序控制物体运动,采用PISO算法对物体垂向入水激起涌浪的过程进行了迭代计算。自由液面的数值模拟结果与物理模型试验数据比较吻合,表明采用VOF方法对液体的自由界面进行追踪来研究水面波动问题是可行的;同样表明本文所建立的二维数值模型可以有效地对物体垂向入水激起涌浪的过程进行模拟,对沿陡峭斜坡的滑坡体入水所引起的涌浪灾害问题有一定的参考价值。本文基于垂直物体落入水中产生涌浪的数值模型,对以往的山区河道型水库滑坡涌浪的物理模型试验进行了简化的平面二维数值模拟研究。数值模拟数据与物理模型试验数据吻合较好,表明所建立的平面二维数值模型可以较好地模拟滑体以一定坡度滑入水中激起涌浪的过程。利用所建立的数值模型分析了滑体速度、滑体体积与水深三个因素对涌浪高度的影响:在单因素的变化的情况下,滑体速度与滑体体积各自的增减都会使涌浪高度随之增减;涌浪高度却随着水深的增大而呈减小趋势。并针对鸡扒子滑坡涌浪灾害实例建立对应数值模型计算了初始涌浪高度,为人们防范滑坡涌浪灾害提供科学依据。
【关键词】：滑坡涌浪 初始涌浪高度 数值模拟 FLUENT
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV139.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 本文研究的背景和意义8-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-14
• 1.2.1 国外滑坡涌浪研究历史及进展10-12
• 1.2.2 国内滑坡涌浪研究历史及进展12-14
• 1.3 本文研究主要内容14-15
• 第二章 数学模型与数值解法15-25
• 2.1 基本控制方程15-16
• 2.2 控制方程的求解16-20
• 2.3 VOF法概述20-21
• 2.4 动网格和UDF编程21-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 滑坡涌浪数值模型的验证25-30
• 3.1 物理模型概述25-26
• 3.2 数值模型建立26-27
• 3.2.1 建模与划分网格26
• 3.2.2 边界条件与初始条件设置26-27
• 3.2.3 计算参数设置27
• 3.3 模拟结果验证27-29
• 3.3.1 波幅验证27-28
• 3.3.2 自由面波形验证28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 山区河道型水库滑坡涌浪数值模拟30-54
• 4.1 物理模型试验概述30-37
• 4.1.1 试验方案设计30-32
• 4.1.2 滑坡体的设计32-36
• 4.1.3 滑槽与滑架的设计与模型布置36-37
• 4.2 数值模型的建立37-41
• 4.2.1 几何建模与划分网格38-39
• 4.2.2 边界条件、初始条件与计算参数设置39
• 4.2.3 数值模拟数据分析39-41
• 4.3 滑坡涌浪高度影响因素分析41-53
• 4.3.1 不同滑坡体速度下涌浪高度分析46-50
• 4.3.2 不同滑坡体体积下涌浪高度分析50-51
• 4.3.3 不同水深下涌浪高度分析51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 鸡扒子滑坡实例计算54-58
• 5.1 滑坡形成原因及滑坡概况描述54-55
• 5.2 数值模拟55-57
• 5.3 本章小结57-58
• 第六章 结论与展望58-60
• 6.1 本文主要结论58
• 6.2 研究工作展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 攻读学位期间发表的学术论文和参与的科研项目65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘建秀;流体力学滑坡涌浪区的样条边界元法[J];黄淮学刊(自然科学版);1994年S3期

2 杨学堂,刘斯凤,杨耀;黄腊石滑坡群石榴树包滑坡涌浪数值计算[J];武汉水利电力大学(宜昌)学报;1998年03期

3 汪洋,殷坤龙;水库库岸滑坡初始涌浪叠加的摄动方法[J];岩石力学与工程学报;2004年05期

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本文编号：379730