The 7th National Conference on Computational Mechanics of Granular Materials in conjunction with The 4th International Symposium on Computational Particle Technology (CMGM-2024 & CPT-2024)

在自然地质灾害和工业生产研究领域，颗粒动力学模型十分重要。本研究采用连续介质理论，以可压缩Navier-Stokes方程为基础，针对水下颗粒的流体环境，构建了颗粒-流体两相动力学模型。该模型采用饱和颗粒μ(J)流变准则，引入土的剪胀（缩）理论阐释颗粒在受剪过程中体积的变化，从而更深入地刻画了颗粒运动的机制。
为验证模型的有效性，本研究通过构建数值模型，搭建了水下颗粒垮塌模型，将模拟结果、实验数据及其他研究结果进行比较，发现加入剪胀（缩）效应能显著延迟水下颗粒流的滑动，从而提升模型的精度。计算表明，剪胀效应越显著、颗粒黏度越大，崩塌过程更延迟。开展敏感性分析评估了初始摩擦强度和初始堆积密度等参数对崩塌过程的影响。
综上所述，本研究提出的颗粒-流体两相动力学模型展现出了良好的应用效果，证实了颗粒本构关系与流体动力学方法相结合搭建颗粒-流体两相动力学的有效性。该两相动力学模型对于颗粒沉积过程的刻画和地质灾害分析具有重要意义。

颗粒材料,流变学,计算流体力学,剪胀