DEM-LBM耦合算法實(shí)現(xiàn)及其在巖土流-固耦合問(wèn)題中的應(yīng)用課件

DEM-LBM耦合算法實(shí)現(xiàn)及其在巖土流-固耦合問(wèn)題中的應(yīng)用專(zhuān)業(yè)：巖土工程碩士生：碩士開(kāi)題報(bào)告2報(bào)告內(nèi)容進(jìn)度安排工作進(jìn)展研究?jī)?nèi)容與可行性分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀選題背景及意義23選題背景及意義圖片來(lái)源：高等土力學(xué)課件第五章滑坡涌浪問(wèn)題巖土工程中流-固耦合問(wèn)題4選題背景及意義唐家山潰決巖土工程中流-固耦合問(wèn)題選題背景及意義巖土工程中流-固耦合問(wèn)題廣泛存在地下水開(kāi)采：地面沉降水利工程：水庫(kù)-大壩作用，滲流浮冰運(yùn)動(dòng)其他巖土工程：深基坑開(kāi)挖、深埋隧道、固結(jié)、浮冰運(yùn)動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害：滑坡、泥石流、管涌等6報(bào)告內(nèi)容進(jìn)度安排工作進(jìn)展研究?jī)?nèi)容與可行性分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀選題背景及意義67國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀7抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎茹科夫斯基,俄國(guó)1889數(shù)值模擬傳統(tǒng)方法DEM-LBM方法達(dá)西,法國(guó)1856滲流微分方程理查森,英國(guó)1910有限差分法達(dá)西定律太沙基,美國(guó)1925單向固結(jié)理論單相耦合土中水水中土8國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎數(shù)值模擬傳統(tǒng)方法DEM-LBM方法雙相耦合離散體DEM+CFD離散元+計(jì)算流體力學(xué)FluentopenFOAMLBM水體視為連續(xù)介質(zhì)處理簡(jiǎn)單邊界問(wèn)題水體視為微觀(guān)離散介質(zhì)熊莉芳等(2019)陳楓等(2009)FEM有限元法FDM有限差分法固相、水體均作為連續(xù)介質(zhì)周志軍等(2019)郭磊（2019）吳一紅等(2019)吉小明等(2019)9國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎數(shù)值模擬傳統(tǒng)方法DEM-LBM方法FEM有限元法FDM有限差分法固相、水體均作為連續(xù)介質(zhì)雙相耦合離散體DEM+離散元+計(jì)算流體力學(xué)FluentopenFOAMLBM水體視為連續(xù)介質(zhì)處理簡(jiǎn)單邊界問(wèn)題水體視為微觀(guān)離散介質(zhì)熊莉芳等(2019)陳楓等（2009）吳一紅等(2019)吉小明等(2019)周志軍等(2019)郭磊（2019）LBMCFD10國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎數(shù)值模擬傳統(tǒng)方法DEM-LBM方法DEM+LBM離散元+格子玻爾茲曼LBM_D2Q9modelDEMLBM：計(jì)算流體力學(xué)、傳熱學(xué)誕生：1988年成長(zhǎng)：逐漸成為國(guó)際熱點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單清晰、易實(shí)現(xiàn)、并行特性國(guó)內(nèi)外多個(gè)團(tuán)隊(duì)研究方興未艾國(guó)外研究：國(guó)內(nèi)研究：2019UK，K.Han等

提出二維耦合方法2019年該團(tuán)隊(duì)提出三維方法2009年，張浩采用LBM-DEM耦合研究化學(xué)機(jī)械拋光中的二維顆粒運(yùn)動(dòng)問(wèn)題11國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎數(shù)值模擬傳統(tǒng)方法DEM-LBM方法國(guó)外研究：2019UK，K.Han等

提出二維耦合方法，2019年提出三維方法2019年，日本學(xué)者Ohtsuki,S.等人模擬了沙粒在射孔孔道的運(yùn)動(dòng)2019年，Owen，F(xiàn)eng等人提出了適用于復(fù)雜邊界的移動(dòng)浸入邊界法2019Australia，S.A.Galindo-Torres實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單大顆粒與流體三維耦合……S.A.Galindo-TorresOwen，F(xiàn)eng12國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎數(shù)值模擬傳統(tǒng)方法DEM-LBM方法國(guó)內(nèi)研究：2009年，張浩采用LBM-DEM耦合研究化學(xué)機(jī)械拋光中的二維顆粒運(yùn)動(dòng)問(wèn)題2019年，韓海峰提出了氣固LBM-DEM的優(yōu)化算法2019年，張博等人模擬了單孔射流鼓泡床的顆粒運(yùn)動(dòng)2019年

，LiminWang等實(shí)現(xiàn)小顆粒與氣體三維耦合2019年，李浩采用DEM-LBM方法模擬了圓顆粒沉降LimingWang李浩1313DEM-LBM現(xiàn)狀小結(jié)原理：理論算法日趨成熟、多樣性試驗(yàn)：簡(jiǎn)單——單個(gè)固體或者顆粒少，固相處理方法簡(jiǎn)單應(yīng)用：極少在巖土流固耦合問(wèn)題上有所應(yīng)用國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀本論文的新意軟件：實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，增強(qiáng)計(jì)算能力應(yīng)用：典型的巖土流-固耦合問(wèn)題兩個(gè)顆粒少量顆粒14國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)方法的局限計(jì)算機(jī)能力發(fā)展流固耦合問(wèn)題廣泛采用新的數(shù)值試驗(yàn)方法研究巖土流固耦合問(wèn)題14揭示巖土流固耦合問(wèn)題介觀(guān)機(jī)理15報(bào)告內(nèi)容進(jìn)度安排工作進(jìn)展研究?jī)?nèi)容與可行性分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀選題背景及意義1516研究?jī)?nèi)容與可行性分析16學(xué)習(xí)研究開(kāi)發(fā)軟件數(shù)值室內(nèi)結(jié)果分析DEM算法LBM算法DEM-LBM耦合程序巖土流-固耦合問(wèn)題分析機(jī)理難點(diǎn)基礎(chǔ)應(yīng)用17研究?jī)?nèi)容可行性分析17抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎DEM基礎(chǔ)LBMDEM巖土流固耦合問(wèn)題DEM-LBM耦合計(jì)算原理顆粒碰撞、摩擦力牛頓第二定律更新速度更新位置DEM軟件Yade

Engine18研究?jī)?nèi)容可行性分析18抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎L(zhǎng)BMD2Q9model基礎(chǔ)LBMDEM巖土流固耦合問(wèn)題DEM-LBM耦合計(jì)算原理流體微團(tuán)（粒子）碰撞遷移更新分布函數(shù)LBM軟件Palabos

CollideAndStream19

研究?jī)?nèi)容可行性分析19抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎難點(diǎn)LBMDEM巖土流固耦合問(wèn)題DEM-LBM耦合計(jì)算原理顆粒碰撞、摩擦力牛頓第二定律更新速度更新位置LBM考慮顆粒計(jì)算流場(chǎng)得到流場(chǎng)對(duì)顆粒作用力DEM循環(huán)LBM循環(huán)DEMLBM程序架構(gòu)顆粒力顆粒流體位置、速度壓力、拖曳力DEMLBM20研究?jī)?nèi)容可行性分析20抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎三維情況顆粒位置、速度流體對(duì)顆粒作用力LBMDEM巖土流固耦合問(wèn)題DEM-LBM耦合21研究?jī)?nèi)容可行性分析抗剪強(qiáng)度特征細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特征細(xì)觀(guān)力學(xué)數(shù)值試驗(yàn)顆粒破碎應(yīng)用LBMDEM巖土流固耦合問(wèn)題DEM-LBM耦合揭示巖土流固耦合細(xì)觀(guān)機(jī)理22報(bào)告內(nèi)容進(jìn)度安排工作進(jìn)展研究?jī)?nèi)容與可行性分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀選題背景及意義2223工作進(jìn)展23目前工作進(jìn)展學(xué)習(xí)研究開(kāi)發(fā)軟件DEM算法LBM算法DEM-LBM耦合程序巖土流-固耦合問(wèn)題分析機(jī)理數(shù)值室內(nèi)結(jié)果分析24工作進(jìn)展24Yade碰撞檢測(cè)計(jì)算力附加力、速度牛二律速度位置更新初始條件結(jié)果輸出Engine開(kāi)源用戶(hù)界面：控制臺(tái)、顯示窗口使用環(huán)境：Linux編寫(xiě)語(yǔ)言：C++內(nèi)核使用方式：python腳本調(diào)用優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)源，易于擴(kuò)展在離散元方面，功能多樣較為成熟耦合了顆粒、流體模塊25工作進(jìn)展25Yade開(kāi)源試驗(yàn)情形：方形地基，圓柱碾輪。圓柱在地基表面碾壓。實(shí)現(xiàn)方法：1.多個(gè)球體聚合成碾輪，實(shí)現(xiàn)重力作用 2.碾輪檢驗(yàn)與地基的接觸 3.成功接觸后，開(kāi)始碾壓（滾轉(zhuǎn)）碾壓試驗(yàn)26工作進(jìn)展26Yade開(kāi)源碾壓試驗(yàn)碰撞檢測(cè)計(jì)算力附加力、速度牛二律速度位置更新初始條件結(jié)果輸出Engine球綁定，隨機(jī)密生成地基摩擦材料、粘性材料球體接觸、球面接觸重力，平動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)力鏈、線(xiàn)角速度、位置等27工作進(jìn)展27Yade開(kāi)源碾壓試驗(yàn)力鏈分布改變28工作進(jìn)展28Palabos開(kāi)源用戶(hù)界面：暫無(wú)使用環(huán)境：Linux編寫(xiě)語(yǔ)言：C++內(nèi)核使用方式：C++輸入文件，編譯成為獨(dú)立小程序優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)源，易于擴(kuò)展程序?qū)ο蠡己迷诹黧w計(jì)算方面較為成熟耦合了顆粒、流體模塊初始條件結(jié)果輸出碰撞遷移分布函數(shù)更新CollideAndStream初始化29報(bào)告內(nèi)容進(jìn)度安排工作進(jìn)展研究?jī)?nèi)容國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀選題背景及意義2930進(jìn)度安排時(shí)間階段研究計(jì)劃2019年9月-2019年5月文獻(xiàn)調(diào)研，論文開(kāi)題2019年6月-2019年9月DEM-LBM耦合實(shí)現(xiàn)2019年8月-2019年2月巖土流固耦合問(wèn)題試驗(yàn)2019年3