基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟

论文摘要

本构模型是描述泥石流流变特性的关键,也是决定其动力过程数值模拟准确性的核心问题之一。泥石流流体属多相混合物,现有的研究已证实其存在剪切增稠或剪切变稀的现象,传统基于Bingham及Cross线性本构关系的数值模型难以准确描述泥石流流变特性。文中探讨了Bingham模型在低剪应变率下的数值发散问题,在光滑粒子流体动力学（SPH）方法框架上建立了整合Herschel-Bulkley-Papanastasiou（HBP）本构关系的稀性泥石流动力过程三维数值模型。相比传统基于浅水波假设的二维数值模型,所述方法从三维尺度建立SPH形式下的泥石流浆体纳维-斯托克斯方程并进行数值求解,可获取泥石流速度场时空分布及堆积形态,同时采用HBP本构关系描述泥石流流变特性,能在确保数值收敛的前提下反映泥石流流体在塑性屈服过渡段及大变形状态下应力-应变的非线性变化。为验证提出方法的合理性,结合小型模型槽实验观测进行了对比,结果表明数值模拟与实测结果基本吻合。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 韩征,粟滨,李艳鸽,王伟,王卫东,黄健陵,陈光齐

关键词: 泥石流,非牛顿流体,模型,光滑粒子流体动力学,数值模拟

来源: 岩土力学 2019年S1期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 地质学,工业通用技术及设备

单位: 中南大学土木工程学院,中国地质大学环境学院,中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室,九州大学工学府

基金: 国家重点研发计划专项（No.2018YFC1505401）,国家自然科学基金项目（No.41702310）,湖南省自然科学基金青年基金项目（No.2018JJ3644）,中南大学中央高校基本科研业务费专项资金项目（No.2018zzts652）~~

分类号: P642.23

DOI: 10.16285/j.rsm.2018.2083

页码: 477-485+510

总页数: 10

文件大小: 998K

下载量: 410

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