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)過程通常伴隨著水力侵蝕和泥沙輸運等過程,如何準(zhǔn)確描述自由水面的變化和床面泥沙的運動一直是潰壩問題研究中的熱點和難點。光滑粒子動力學(xué)方法(SPH)作為逐漸被廣泛應(yīng)用的非網(wǎng)格數(shù)值計算方法,其自身的拉格朗日特性能很好地處理潰壩過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)定并接近實際,因此本文使用ISPH方法結(jié)合考慮垂向水流對床面沖擊作用的泥沙臨界起動流速起動模式,建立了兩相ISPH動床潰壩模型,針對一般形式的二維潰壩問題進(jìn)行了數(shù)值模擬,計算結(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,壓力分布場等宏觀流動特性,并與文獻(xiàn)中的模型試驗結(jié)果以及其他數(shù)值方法的模擬結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果表明床面和自由面的模擬結(jié)果比較合理,壓力和速度分布場比較符合實際流態(tài),水流的運動鋒面位置優(yōu)于所調(diào)研文獻(xiàn)中的數(shù)值模擬結(jié)果,更加符合實驗結(jié)果。證明了ISPH方法在動床潰壩問題上應(yīng)用的潛力。 本文的創(chuàng)新點有以下兩點：(1)首次應(yīng)用基于密度不變性的ISPH方法研究一般的瞬時二維動床潰壩問題,針對文獻(xiàn)中具體的兩個算例進(jìn)行了模擬驗證與誤差分析；(2)在泥沙起動狀態(tài)的判別上考慮了垂向水流對床面的沖擊作用,對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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV122.4
【目錄】：

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本文編號：171385