DEM-LBM耦合算法实现及其在岩土流-固耦合问题中的应用-共35页

DEM-LBM耦合算法实现及其在岩土流-固耦合问题中的应用专业：岩土工程硕士生：硕士开题报告2报告内容进度安排工作进展研究内容与可行性分析国内外研究现状选题背景及意义23选题背景及意义图片来源：高等土力学课件第五章滑坡涌浪问题岩土工程中流-固耦合问题4选题背景及意义唐家山溃决岩土工程中流-固耦合问题选题背景及意义岩土工程中流-固耦合问题广泛存在地下水开采：地面沉降水利工程：水库-大坝作用，渗流浮冰运动其他岩土工程：深基坑开挖、深埋隧道、固结、浮冰运动地质灾害：滑坡、泥石流、管涌等6报告内容进度安排工作进展研究内容与可行性分析国内外研究现状选题背景及意义67国内外研究现状7抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎茹科夫斯基,俄国1889数值模拟传统方法DEM-LBM方法达西,法国1856渗流微分方程理查森,英国1910有限差分法达西定律太沙基,美国1925单向固结理论单相耦合土中水水中土8国内外研究现状8抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎数值模拟传统方法DEM-LBM方法双相耦合离散体DEM+CFD离散元+计算流体力学FluentopenFOAMLBM水体视为连续介质处理简单边界问题水体视为微观离散介质熊莉芳等(2019)陈枫等(2009)FEM有限元法FDM有限差分法固相、水体均作为连续介质周志军等(2019)郭磊（2019）吴一红等(2019)吉小明等(2019)9国内外研究现状9抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎数值模拟传统方法DEM-LBM方法FEM有限元法FDM有限差分法固相、水体均作为连续介质双相耦合离散体DEM+离散元+计算流体力学FluentopenFOAMLBM水体视为连续介质处理简单边界问题水体视为微观离散介质熊莉芳等(2019)陈枫等（2009）吴一红等(2019)吉小明等(2019)周志军等(2019)郭磊（2019）LBMCFD10国内外研究现状10抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎数值模拟传统方法DEM-LBM方法DEM+LBM离散元+格子玻尔兹曼LBM_D2Q9modelDEMLBM：计算流体力学、传热学诞生：1988年成长：逐渐成为国际热点优点：简单清晰、易实现、并行特性国内外多个团队研究方兴未艾国外研究：国内研究：•2019UK，K.Han等提出二维耦合方法•2019年该团队提出三维方法•2009年，张浩采用LBM-DEM耦合研究化学机械抛光中的二维颗粒运动问题11国内外研究现状11抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎数值模拟传统方法DEM-LBM方法国外研究：•2019UK，K.Han等提出二维耦合方法，2019年提出三维方法•2019年，日本学者Ohtsuki,S.等人模拟了沙粒在射孔孔道的运动•2019年，Owen，Feng等人提出了适用于复杂边界的移动浸入边界法•2019Australia，S.A.Galindo-Torres实现简单大颗粒与流体三维耦合•……S.A.Galindo-TorresOwen，Feng12国内外研究现状12抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎数值模拟传统方法DEM-LBM方法国内研究：•2009年，张浩采用LBM-DEM耦合研究化学机械抛光中的二维颗粒运动问题•2019年，韩海峰提出了气固LBM-DEM的优化算法•2019年，张博等人模拟了单孔射流鼓泡床的颗粒运动•2019年，LiminWang等实现小颗粒与气体三维耦合•2019年，李浩采用DEM-LBM方法模拟了圆颗粒沉降LimingWang李浩1313DEM-LBM现状小结原理：理论算法日趋成熟、多样性试验：简单——单个固体或者颗粒少，固相处理方法简单应用：极少在岩土流固耦合问题上有所应用国内外研究现状本论文的新意软件：实现强强联合，增强计算能力应用：典型的岩土流-固耦合问题两个颗粒少量颗粒14国内外研究现状传统方法的局限计算机能力发展流固耦合问题广泛采用新的数值试验方法研究岩土流固耦合问题14揭示岩土流固耦合问题介观机理15报告内容进度安排工作进展研究内容与可行性分析国内外研究现状选题背景及意义1516研究内容与可行性分析16学习研究开发软件数值室内结果分析DEM算法LBM算法DEM-LBM耦合程序岩土流-固耦合问题分析机理难点基础应用17研究内容可行性分析17抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎DEM基础LBMDEM岩土流固耦合问题DEM-LBM耦合计算原理颗粒碰撞、摩擦力牛顿第二定律更新速度更新位置DEM软件YadeEngine18研究内容可行性分析18抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎LBMD2Q9model基础LBMDEM岩土流固耦合问题DEM-LBM耦合计算原理流体微团（粒子）碰撞迁移更新分布函数LBM软件PalabosCollideAndStream19研究内容可行性分析19抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎难点LBMDEM岩土流固耦合问题DEM-LBM耦合计算原理颗粒碰撞、摩擦力牛顿第二定律更新速度更新位置LBM考虑颗粒计算流场得到流场对颗粒作用力DEM循环LBM循环DEMLBM程序架构颗粒力颗粒流体位置、速度压力、拖曳力DEMLBM20研究内容可行性分析20抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎三维情况颗粒位置、速度流体对颗粒作用力LBMDEM岩土流固耦合问题DEM-LBM耦合21研究内容可行性分析抗剪强度特征细观结构特征细观力学数值试验颗粒破碎应用LBMDEM岩土流固耦合问题DEM-LBM耦合揭示岩土流固耦合细观机理22报告内容进度安排工作进展研究内容与可行性分析国内外研究现状选题背景及意义2223工作进展23目前工作进展学习研究开发软件DEM算法LBM算法DEM-LBM耦合程序岩土流-固耦合问题分析机理数值室内结果分析24工作进展24Yade碰撞检测计算力附加力、速度牛二律速度位置更新初始条件结果输出Engine开源用户界面：控制台、显示窗口使用环境：Linux编写语言：C++内核使用方式：python脚本调用优点：开源，易于扩展在离散元方面，功能多样较为成熟耦合了颗粒、流体模块25工作进展25Yade开源试验情形：方形地基，圆柱碾轮。圆柱在地基表面碾压。实现方法：1.多个球体聚合成碾轮，实现重力作用2.碾轮检验与地基的接触3.成功接触后，开始碾压（滚转）碾压试验26工作进展26Yade开源碾压试验碰撞检测计算力附加力、速度牛二律速度位置更新初始条件结果输出Engine球绑定，随机密生成地基摩擦材料、粘性材料球体接触、球面接触重力，平动，转动力链、线角速度、位置等27工作进展27Yade开源碾压试验力链分布改变28工作进展28Palabos开源用户界面：暂无使用环境：Linux编写语言：C++内核使用方式：C++输入文件，编译成为独立小程序优点：开源，易于扩展程序对象化良好在流体计算方面较为成熟耦合了颗粒、流体模块初始条件结果输出碰撞迁移分布函数更新CollideAndStream初始化29报告内容进度安排工作进展研究内容国内外研究现状选题背景及意义2930进度安排时间阶段研究计划2019年9月-2019年5月文献调研，论文开题2019年6月-2019年9月DEM-LBM耦合实现2019年8月-2019年2月岩土流固耦合问题试验2019年3月-2019年5月整理资料及论文初稿3031请各位老师批评指正！谢谢THEEND参考文献32崔尔杰,现代空气动力学发展中几项重要的基础性研究课题.中国力学学会扩大理事会上的报告(1994)33DEM算法LBM算法DEM-LBM耦合程序岩土流-固耦合问题分析机理DEMLBM颗粒力34谢谢骑封篙尊慈榷灶琴村店矣垦桂乖新压胚奠倘擅寞侥蚀丽鉴晰溶廷箩侣郎虫林森-消化系统疾病的症状体征与检查林森-消化系统疾病的症状体征与检查