泥石流流固两相耦合数学模型研究
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- 论文作者：李季 ; 曹志先 ; 胡凯衡 ; Gareth Pender ; 刘青泉
- 年：2016
- 作者机构：武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;School of Energy,Geoscience,Infrastructure & Society,Heriot-Watt University;中国科学院—水利部成都山地灾害与环境研究所;北京理工大学力学系;
- 论文关键词：泥石流 ; 两相流 ; 数学模拟 ; 非均匀沙 ; 泥沙分选
- 会议召开时间：2016-10-26
- 会议录名称：2016年全国环境力学学术研讨会摘要集
- 语种：中文
- 分类号：P642.23
- 学会代码：AGLU
- 会议名称：2016年全国环境力学学术研讨会
- 会议地点：中国江苏苏州
- 主办单位：中国力学学会环境力学专业委员会、江苏省力学学会
- 学会名称：中国力学学会
- 页数：1
- 文件大小：395k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
基于浅水-泥沙-床面动力学数学模型的基本思想,从流-固两相流动力学基本守恒定律出发,建立了一个新的全耦合泥石流两相流模型。它充分地考虑了陡峭坡面的影响、湍流应力作用、泥石流与床面之间的质量交换以及流、固两相之间和固相颗粒与颗粒之间的相互作用。应用算子分裂法求解控制方程组,对齐次的双曲型方程,采用二阶精度Godunov格式有限体积法结合SLIC黎曼算子求解;对非齐次的抛物型方程,采用二阶隐式差分格式结合追赶法求解。应用所建立的数学模型,对美国USGS全系列、大尺度、动床和定床泥石流实验进行了深入、细致的数学模拟研究,获得了令人鼓舞的结果。最核心的,在不需要对模型涉及的参数进行实质性调整的前提下,所建立的两相流模型产生的泥石流演化过程(泥石流深度、前锋传播速度、床面冲刷、应力等等)与试验观测数据之间的吻合程度超过迄今为止的任何数学模拟(包括USGS试验研究者本身的数学模拟)。该项研究为深入揭示泥石流演化的物理机制、能量关系以及泥石流灾害的有效预报预警提供了新的理论与技术基础。
引文