富水卵石地層中水下開挖是近幾年來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耦合程序來對這種工況進行模擬。在建立Python-PFC3D耦合程序過程中,本文分別對固、液兩相控制方程及其相互作用力進行了分析,重點對顆粒上的作用力進行了分析和選取,并探討了NavierStokes方程的求解方法。在建立Python-PFC3D耦合程序之后,本文通過單個顆粒在靜態(tài)流體中沉降、顆粒材料在低雷諾數(shù)多孔流中運移和顆粒材料通過漏斗堆積三個實例對其進行驗證,目的在于證實本文所建立耦合程序在單顆粒和多顆粒情況中模型的準確性和擬真性。通過對比得出,本文所建立的固-液耦合模型得出的結果在趨勢上與案例給出結果相同,在數(shù)值上與案例相差較小,因而本文所建立的Python-PFC3D耦合程序能夠對實際工況中的現(xiàn)象進行模擬。在驗證Python-PFC3D耦合程序準確性之后,本文對地鐵車站中富水卵石地層滲流進行了數(shù)值模擬。通過建立地連墻底顆粒-流... 

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 滲流計算研究現(xiàn)狀
        1.2.2 兩相流方法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容及技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
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
3 固-液兩相數(shù)學模型的建立及耦合
    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耦合程序的實現(xiàn)
    3.4 小結
4 耦合程序在基準問題中的驗證
    4.1 單個顆粒在靜態(tài)流體中沉降的驗證
        4.1.1 案例情況描述
        4.1.2 固相模型中參數(shù)的設置
        4.1.3 計算結果及其分析
    4.2 顆粒材料在低雷諾數(shù)多孔流中運移的驗證
        4.2.1 案例情況描述
        4.2.2 耦合模型中參數(shù)的設置
        4.2.3 耦合計算結果及其分析
    4.3 顆粒材料通過漏斗堆積的驗證
        4.3.1 案例情況描述以及模型參數(shù)設置
        4.3.2 耦合計算結果及其分析
    4.4 小結
5 粗顆粒在滲流場中的數(shù)值模擬
    5.1 粗顆粒在滲流場中的模擬參數(shù)設置
    5.2 粗顆粒在滲流場中的耦合模擬結果展示及分析
        5.2.1 入口面壓力對模擬結果的影響
        5.2.2 墻底距隔水層厚度對模擬結果的影響
    5.3 小結
6 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
致謝
參考文獻



本文編號：3685017