基于不规则钙质砂颗粒发展的拖曳力系数模型及其在细观流固耦合数值模拟中应用

论文摘要

钙质砂广泛分布于我国南海海域,作为岛礁填筑材料,其渗透性很大程度上决定着填筑后土体的固结和沉降。拖曳力系数是表达液体对土体颗粒表面力的参数,也是表征颗粒状土体渗透能力的一个重要指标,目前国内外对具有极不规则形状钙质砂拖曳力系数的研究十分有限。在前期大量钙质砂颗粒沉降试验基础上,建立了能够考虑形状系数的颗粒与液体相互作用拖曳力系数理论公式;在已建立的计算流体动力学-离散元法（CFD-DEM）流固耦合理论框架下,将新发展的拖曳力系数公式嵌入到流固耦合程序中,模拟钙质砂颗粒在液体中沉降过程。通过将模拟结果与室内沉降试验对比,验证了新建立的拖曳力模型及程序实现的准确性。研究结果表明,较CFD-DEM程序中已有的未考虑颗粒形状的拖曳力系数半经验模型,新的拖曳力系数模型能够更准确地模拟不规则颗粒在液体中沉降过程;同时,在数值建模中无需采用异形颗粒即可以反映颗粒形状对拖曳力的影响,这将大大降低数值模拟的计算量,提高计算效率。研究可进一步应用于钙质砂水中堆填后固结沉降以及冲刷等实际工程问题分析中。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王胤,周令新,杨庆

关键词: 钙质砂,形状系数,拖曳力系数,颗粒沉降,流固耦合方法

来源: 岩土力学 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室

基金: 国家自然科学基金青年基金(No.51409036),国家自然科学基金面上项目(No.41572252),中央高校基本科研业务费科研专题项目(No.DUT17LK37)~~

分类号: TU43

DOI: 10.16285/j.rsm.2018.0176

页码: 2009-2015

总页数: 7

文件大小: 722K

下载量: 411

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