任意解流流固耦合数值方法及在砂土渗流分析中应用

作者：王胤; 陶奕辰; 程旷; 杨庆

来源：岩土工程学报, 2021, 43(11): 2084-2093.

• 流固耦合
• 砂土渗流
• 土颗粒
• 拖曳力
• 孔隙率

基于欧拉-拉格朗日连续体与非连续体耦合理论进行岩土工程流固耦合问题分析是一种较新颖和盛行的方法。针对该理论下的全解流(Fully-resolved)耦合与非解流(Un-resolved)耦合方法各自的缺陷,在已有的半解流(Semi-resolved)流固耦合数值方法(将全解流与非解流联合)基础上,通过引入修正的高斯权函数,建立了新的任意解流流固耦合方法(Arbitrary Resolved-Unresolved CFD-DEM coupling method)。该任意解流流固耦合方法能够较好地解决全解流方法中由于对粗颗粒周围流场精细化所带来的计算量过大问题;同时,成功地解决了流体网格内细颗粒较大时无法获得局部平均化变量问题;因此,该方法能够对具有一定粒径级配砂土土体的流固耦合问题开展模拟分析。通过室内砂土向上渗流试验,对所建立的任意解流流固耦合方法的准确性和有效性进行了验证;进一步地,采用该任意解流流固耦合模型,从细观层面上分析和研究了砂土渗流过程中水力梯度、土体变形随渗流速度变化规律。建立的任意解流流固耦合方法能够为岩土工程土体渗流问题的研究提供新的方法和手段。

• 单位
  海岸和近海工程国家重点实验室; 大连理工大学