富水卵石地層中水下開(kāi)挖是近幾年來(lái)北京地鐵修建遇到的新工況,這種工況的出現(xiàn)為地鐵的修建增添了不少難題,尤其是在如何有效控制地下水和水下支護(hù)方面。該工況中的粗顆粒滲流可以視作一種特殊的固-液兩相流,因而本文根據(jù)CFD-DEM耦合建立了Python-PFC3D耦合程序來(lái)對(duì)這種工況進(jìn)行模擬。在建立Python-PFC3D耦合程序過(guò)程中,本文分別對(duì)固、液兩相控制方程及其相互作用力進(jìn)行了分析,重點(diǎn)對(duì)顆粒上的作用力進(jìn)行了分析和選取,并探討了NavierStokes方程的求解方法。在建立Python-PFC3D耦合程序之后,本文通過(guò)單個(gè)顆粒在靜態(tài)流體中沉降、顆粒材料在低雷諾數(shù)多孔流中運(yùn)移和顆粒材料通過(guò)漏斗堆積三個(gè)實(shí)例對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證,目的在于證實(shí)本文所建立耦合程序在單顆粒和多顆粒情況中模型的準(zhǔn)確性和擬真性。通過(guò)對(duì)比得出,本文所建立的固-液耦合模型得出的結(jié)果在趨勢(shì)上與案例給出結(jié)果相同,在數(shù)值上與案例相差較小,因而本文所建立的Python-PFC3D耦合程序能夠?qū)?shí)際工況中的現(xiàn)象進(jìn)行模擬。在驗(yàn)證Python-PFC3D耦合程序準(zhǔn)確性之后,本文對(duì)地鐵車站中富水卵石地層滲流進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)建立地連墻底顆粒-流... 

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 滲流計(jì)算研究現(xiàn)狀
        1.2.2 兩相流方法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 固-液兩相耦合模擬軟件
    2.1 CFD方法模擬軟件
    2.2 DEM模擬軟件
    2.3 耦合方案的選擇及原理
    2.4 小結(jié)
3 固-液兩相數(shù)學(xué)模型的建立及耦合
    3.1 固相顆粒模型的選取及控制方程的建立
        3.1.1 固相顆�？刂品匠痰慕�
        3.1.2 固相顆粒在液相流體中的受力情況
        3.1.3 固相顆粒接觸模型的選擇
    3.2 液相流體模型的建立和控制方程的求解
        3.2.1 液相流體模型以及控制方程的建立
        3.2.2 液相控制方程的求解——SIMPLE算法
        3.2.3 常用的幾種邊界條件
    3.3 CFD-DEM耦合程序的實(shí)現(xiàn)
    3.4 小結(jié)
4 耦合程序在基準(zhǔn)問(wèn)題中的驗(yàn)證
    4.1 單個(gè)顆粒在靜態(tài)流體中沉降的驗(yàn)證
        4.1.1 案例情況描述
        4.1.2 固相模型中參數(shù)的設(shè)置
        4.1.3 計(jì)算結(jié)果及其分析
    4.2 顆粒材料在低雷諾數(shù)多孔流中運(yùn)移的驗(yàn)證
        4.2.1 案例情況描述
        4.2.2 耦合模型中參數(shù)的設(shè)置
        4.2.3 耦合計(jì)算結(jié)果及其分析
    4.3 顆粒材料通過(guò)漏斗堆積的驗(yàn)證
        4.3.1 案例情況描述以及模型參數(shù)設(shè)置
        4.3.2 耦合計(jì)算結(jié)果及其分析
    4.4 小結(jié)
5 粗顆粒在滲流場(chǎng)中的數(shù)值模擬
    5.1 粗顆粒在滲流場(chǎng)中的模擬參數(shù)設(shè)置
    5.2 粗顆粒在滲流場(chǎng)中的耦合模擬結(jié)果展示及分析
        5.2.1 入口面壓力對(duì)模擬結(jié)果的影響
        5.2.2 墻底距隔水層厚度對(duì)模擬結(jié)果的影響
    5.3 小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：3685017