一种考虑流体状态方程的土体CFD-DEM耦合数值方法

被引：72

作者：

蒋明镜 ^{[1
,2
]}

张望城 ^{[1
,3
]}

机构：

[1] 同济大学土木学院地下建筑与工程系

[2] 岩土及地下工程教育部重点实验室(同济大学)

[3] 西澳大利亚大学海洋基础系统中心

来源：

岩土工程学报 | 2014年 / 36卷 / 05期

基金：

国家杰出青年科学基金;

关键词：

CFD-DEM数值方法; Tait状态方程; 颗粒自由沉降; 一维单面排水固结;

D O I：

暂无

中图分类号：

TU43 [土力学];

学科分类号：

081407 [建筑环境与能源工程];

摘要：

在离散元(DEM)商业软件PFC2D的基础上,通过将描述流体体变–压力非线性关系的Tait状态方程(EOS)引入计算流体动力学(CFD),建立模拟弱可压缩流体的CFD-DEM耦合计算模块。首先,推导CFD-DEM的控制方程:包括流体–颗粒相互作用力方程、流体运动方程、Tait状态方程和颗粒运动方程。接着,通过PFC2D自定义FISH语言和C++语言将离散化的CFD-DEM控制方程嵌入商业软件PFC2D中。最后,通过单颗粒水下自由沉降运动和一维单面排水固结试验的模拟验证该耦合模块的可行性。模拟结果表明单颗粒自由沉降速度和Stokes理论解接近,一维单面排水固结试验中孔压消散和固结度随着无因次时间因数Tv的变化均与太沙基固结理论符合较好。从而使得用离散元法全耦合分析土体不排水条件下的力学特性成为可能。

引用

页码：793 / 801

页数：9

共 6 条

[1]

Coupled CFD–DEM simulation of fluid–particle interaction in geomechanics.[J].Jidong Zhao;Tong Shan.Powder Technology.2013,

[2]

Numerical simulation of complex particle–fluid flows.[J].K.W. Chu;A.B. Yu.Powder Technology.2007, 3

[3]

A novel discrete model for granular material incorporating rolling resistance [J].