本文關(guān)鍵詞：基于Godunov格式的潰壩水流數(shù)學(xué)模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學(xué)》 2015年

基于不可壓縮光滑粒子動(dòng)力學(xué)方法的潰壩數(shù)值模擬

童建  

【摘要】：潰壩洪水演進(jìn)過(guò)程通常伴隨著水力侵蝕和泥沙輸運(yùn)等過(guò)程,如何準(zhǔn)確描述自由水面的變化和床面泥沙的運(yùn)動(dòng)一直是潰壩問題研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。光滑粒子動(dòng)力學(xué)方法(SPH)作為逐漸被廣泛應(yīng)用的非網(wǎng)格數(shù)值計(jì)算方法,其自身的拉格朗日特性能很好地處理潰壩過(guò)程中水流的自由表面和水沙兩相局部大變形問題。ISPH方法在傳統(tǒng)SPH方法的基礎(chǔ)上增加了基于密度不變性的不可壓縮條件和半隱式的壓力求解方式,所模擬的結(jié)果更加穩(wěn)定并接近實(shí)際,因此本文使用ISPH方法結(jié)合考慮垂向水流對(duì)床面沖擊作用的泥沙臨界起動(dòng)流速起動(dòng)模式,建立了兩相ISPH動(dòng)床潰壩模型,針對(duì)一般形式的二維潰壩問題進(jìn)行了數(shù)值模擬,計(jì)算結(jié)果展示了潰壩水流的自由面形態(tài),床面形態(tài),水流流場(chǎng),壓力分布場(chǎng)等宏觀流動(dòng)特性,并與文獻(xiàn)中的模型試驗(yàn)結(jié)果以及其他數(shù)值方法的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明床面和自由面的模擬結(jié)果比較合理,壓力和速度分布場(chǎng)比較符合實(shí)際流態(tài),水流的運(yùn)動(dòng)鋒面位置優(yōu)于所調(diào)研文獻(xiàn)中的數(shù)值模擬結(jié)果,更加符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。證明了ISPH方法在動(dòng)床潰壩問題上應(yīng)用的潛力。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)有以下兩點(diǎn)：(1)首次應(yīng)用基于密度不變性的ISPH方法研究一般的瞬時(shí)二維動(dòng)床潰壩問題,針對(duì)文獻(xiàn)中具體的兩個(gè)算例進(jìn)行了模擬驗(yàn)證與誤差分析；(2)在泥沙起動(dòng)狀態(tài)的判別上考慮了垂向水流對(duì)床面的沖擊作用,對(duì)于臨界的垂向沖擊速度和初始粒子間隔進(jìn)行了敏感性分析。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV122.4
【目錄】：

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