第十七届全国环境力学学会会议 (CEM-2022)

39 / 2022-05-30 21:57:08

部分浸没颗粒柱倒塌过程模拟的超二次曲面单元DEM-SPH耦合方法

非规则颗粒；离散元方法；光滑粒子流体动力学；流固耦合；颗粒柱坍塌

滑坡引发的海啸是近海岸社区和基础设施所面临的主要自然灾害，但目前的对滑坡引发海啸的研究主要集中于陆上滑坡或完全淹没条件下的水下滑坡，并且时常忽略颗粒形状带来的影响，同时缺少相应的数值研究方法。因此，针对于部分浸没条件下非球形颗粒滑坡引发波浪的问题，发展了基于超二次曲面单元的 DEM-SPH 耦合方法。 该耦合方法采用排斥力模型来描述流体介质与固体粒子的相互作用，并采用优化求解模型对超二次曲面单元与流体粒子之间的耦合检测进行求解。部分浸没状态下颗粒柱的坍塌过程作为滑坡引发海啸的基本分析模型被用于验证模型的有效性以及分析固体颗粒形状对滑坡引发波浪的影响。研究发现，与球形固体颗粒相比，由多非球形固体颗粒组成的颗粒柱的初始流动表现为间歇流动，并且由于存在复杂的互锁结构，柱流动性变差。因此，前导波的产生晚于球形颗粒的情形。并且由于颗粒体系的球形度较差，非球形颗粒填充颗粒柱的塌陷会引发较轻微的波动。