[发明专利]基于颗粒流微波诱发损伤不规则颗粒数值模拟研究方法

摘要

本发明提供了一种基于颗粒流微波诱发损伤不规则颗粒数值模拟研究方法，其基本算法是建立规定尺寸的热力耦合数值模型，赋予平行粘接性能，利用编写的FISH语言算法生成圆形颗粒，进而形成基于骨料形状的不规则clump块体，采用“试凑法”建立宏观热力参数与细观热力参数的对应关系，为不同骨料赋予不同的热力细观参数，对不同间断比尺下的微波诱发损伤进行数值模拟研究。本专利所述的研究方法对于采用采用离散单元法对微波诱发损伤的不规则颗粒数值模拟提供了一种新的研究思路。

主权项

基于颗粒流微波诱发损伤不规则颗粒数值模拟研究方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1、建立规定尺寸的墙体，确定数值模型，设定所模拟的颗粒数量，按照要求的颗粒级配随机分布球状颗粒，随机选中一个颗粒，按照方程式(1)：X＝X_bp+0.0003*k；Y＝Y_bp+0.0003*k生成其周围的其它颗粒；步骤S2、在中心位置颗粒确定后，按照方程式(2)：(X/a)²ⁿ+(Y/b)²ⁿ＝1的算法生成块体；步骤S3、当生成的颗粒在椭圆边界内部时，颗粒簇即被认为是生成的clump，按照模拟要求确定生成单个clump所需的颗粒数。在第一个椭圆生成后其根据方程式(3)：X＝X′cosθ‑Y′sinθ；Y＝X′sinθ‑Y′cosθ；θ＝π*k进行旋转变换；步骤S4、将方程式(3)代入方程式(2)中即得到算法所需的椭圆旋转方程式(4)：(X′cosθ‑Y′sinθ)²/a²+(X′sinθ‑Y′cosθ)²/b²＝1，同时结合方程式(5)：可以得到第二个椭圆形，同时根据方程式(5)中长轴和短轴的比例来确定内部颗粒的数量。步骤S5、根据方程式(6)：S(n)＝S(E_i)∩S(E_i‑1)和方程式(7)：椭圆E_i(i≥2)和椭圆E_i‑1(i≥2)之间的覆盖面积被定义为S(n)。如果在新的两个椭圆E_i(i≥2)和E_i‑1(i≥2)之间有新的颗粒产生，那么颗粒数为N(p)_same；当则没有相同的颗粒，且N(p)_same＝0。步骤S6、根据以上的算法并结合方程式(8)：构成了新的clump颗粒数CN_newi，按照这种算法依次循环直至满足方程式(9)：此时椭圆E_i+1中的颗粒完全包含在椭圆E_i中。步骤S7、按照经验赋予数值模型初始细观参数，不同类型骨料赋予不同的细观参数，将模拟的数值结果与物理试验进行对照，使用“试凑法”反复调整参数，确定宏观热力参数与细观热力参数的关系；步骤S8、将每个颗粒看做一个热存储器，颗粒之间通过热流管来连接，编写基于离散元的热力耦合数值模型代码，依照热传导方程式(10)：可得到指定功率密度和照射时间的温度数值。数值模型中的颗粒在微波辐射作用下，其颗粒半径和颗粒之间的平行粘结力会发生变化，此变化通过相应的热应变和粘结力来调整。步骤S9、开展数值模拟试验，运行离散元数值程序，按照编写的不规则颗粒算法进行步数迭代，调用热力耦合方程，探究微波辐射下不同间断比尺的微波损伤，并得出数值模拟结果。