基于不可压缩光滑粒子动力学方法的溃坝数值模拟

发布时间：2016-11-11 19:15

  本文关键词：基于Godunov格式的溃坝水流数学模型，由笔耕文化传播整理发布。

《浙江大学》 2015年

基于不可压缩光滑粒子动力学方法的溃坝数值模拟

童建  

【摘要】：溃坝洪水演进过程通常伴随着水力侵蚀和泥沙输运等过程,如何准确描述自由水面的变化和床面泥沙的运动一直是溃坝问题研究中的热点和难点。光滑粒子动力学方法(SPH)作为逐渐被广泛应用的非网格数值计算方法,其自身的拉格朗日特性能很好地处理溃坝过程中水流的自由表面和水沙两相局部大变形问题。ISPH方法在传统SPH方法的基础上增加了基于密度不变性的不可压缩条件和半隐式的压力求解方式,所模拟的结果更加稳定并接近实际,因此本文使用ISPH方法结合考虑垂向水流对床面冲击作用的泥沙临界起动流速起动模式,建立了两相ISPH动床溃坝模型,针对一般形式的二维溃坝问题进行了数值模拟,计算结果展示了溃坝水流的自由面形态,床面形态,水流流场,压力分布场等宏观流动特性,并与文献中的模型试验结果以及其他数值方法的模拟结果进行对比,结果表明床面和自由面的模拟结果比较合理,压力和速度分布场比较符合实际流态,水流的运动锋面位置优于所调研文献中的数值模拟结果,更加符合实验结果。证明了ISPH方法在动床溃坝问题上应用的潜力。 本文的创新点有以下两点：(1)首次应用基于密度不变性的ISPH方法研究一般的瞬时二维动床溃坝问题,针对文献中具体的两个算例进行了模拟验证与误差分析；(2)在泥沙起动状态的判别上考虑了垂向水流对床面的冲击作用,对于临界的垂向冲击速度和初始粒子间隔进行了敏感性分析。

【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV122.4
【目录】：

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