[发明专利]一种滑体形变的滑坡涌浪的数值模拟方法

说明书

本发明公开了一种滑体形变的滑坡涌浪的数值模拟方法，方法包括如下步骤：步骤S1：利用Flow3D软件建立模拟任务同时设置总计算时间；步骤S2：建立模拟任务的本构模型；步骤S3：导入模型文件且另模型文件的后缀为.stl；步骤S4：将模型文件中的滑源区物质、基岩区和河流区域独立设置，并设置每块分区的属性；步骤S5：用不同的颜色区分滑源区、基岩区和河流区域；步骤S6：分别对滑源区、基岩区和河流区域进行参数设置；步骤S7：对相应参数进行网格和边界的设定；步骤S8：利用Flow3D软件输出相应参数生成的结果；解决了以往技术中无法精确展示符合实际情况的图像，无法准确模拟滑体形变的滑坡涌浪的问题。

技术领域

本发明涉及滑坡入水形成涌浪动力过程的数值模拟方法领域，特别是一种滑体形变的滑坡涌浪的数值模拟方法。

背景技术

滑坡涌浪是水库库区滑坡的一个重要的问题，大型滑坡灾害(一般10⁶m³以上)产生的巨浪有时高达数十米，靠近坝址的大型滑坡可能造成坝体漫顶甚至溃坝的风险，后果不堪设想。针对滑坡涌浪的研究一直处于滑坡灾害的前缘问题，而滑坡涌浪的运动本身属于一种流体-固体的耦合动力过程，本身具有一定的复杂性，目前为止也缺少一种完美的本构模型来完全表达实际的滑坡涌浪的运动过程。传统的有限元分析难以做到大尺度的变形以及动力过程模拟；离散单元法对于滑坡动力过程的描述具有一定的优势，但离散元软件对于流固耦合作用的模拟缺少本构支持，并且软件本身操作过程复杂，对前处理过程要求非常高，受众较小；流体力学方法CFD对于水流运动的描述有很大优势，不少滑坡涌浪的研究都运用CFD方法进行求解，模拟效果与实际符合较好，而传统的CFD法对滑坡涌浪的模拟过程中将滑坡体进行了简化，将其定性为一种刚体运动，即认为整个滑坡体运动不发生任何变形，与实际的滑坡运动有一定的差异。针对这一问题，提出一种改进的CFD方法来模拟滑坡体与水体的作用，更加符合实际情况，是一种准确可行的方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种滑体形变的滑坡涌浪的数值模拟方法，解决了以往技术中无法精确展示符合实际情况的图像，无法准确模拟滑体形变的滑坡涌浪的问题。

本发明采用的技术方案是：一种滑体形变的滑坡涌浪的数值模拟方法，方法包括如下步骤：

步骤S1：利用Flow3D建立模拟任务同时设置总计算时间；

步骤S2：建立模拟任务的本构模型；

步骤S3：导入模型文件且另模型文件的后缀为.stl；

步骤S4：将模型文件中的滑源区物质、基岩区和河流区域独立设置，并设置每块分区的属性；

步骤S5：用不同的颜色区分滑源区、基岩区和河流区域；

步骤S6：分别对滑源区、基岩区和河流区域进行参数设置；

步骤S7：对相应参数进行网格和边界的设定；

步骤S8：利用Flow3D软件输出相应参数生成的结果。

优选地，弹-粘塑性模型的表达式为：

式中，Γ_E为弹性应力张量，E为应变张量，I为单元体各项同性张量，G为剪切模量，K为体积模量，α为线性热膨胀系数，ΔT为温度增量，e为体积应变。

优选地，步骤S2的本构模型包括重力加速度的设定、弹-粘塑性模型的设定以及RNGk-e紊流模型的设定。

优选地，弹-粘塑性模型的表达式为：

式中，Γ_E为弹性应力张量，E为应变张量，I为单元体各项同性张量，G为剪切模量，K为体积模量，α为线性热膨胀系数，ΔT为温度增量，e为体积应变。