波浪与多孔结构流固耦合过程的SPH模拟研究

本文针对波浪与高渗透率多孔结构相互作用问题建立了考虑固、液两相材料的光滑粒子动力学(SPH)模型.模型中采用流、固两种SPH粒子进行数值离散,继而能够直接应用于非均匀孔隙率分布问题的研究.为保证拉格朗日粒子在不同孔隙率区域内求解精度的一致性,模型中对流体粒子计算采用了变光滑长度模型.同时,为获得稳定的数值结果,数值模型中考虑了δ-SPH人工耗散项.为描述多孔介质内高雷诺数流动过程,本研究采用非线性Forchheimer方程对流体动量方程进行了修正,数值模拟结果能准确重现实验观测水位演化、分布数据.基于该模型,本文进一步对非均匀分布孔隙率工况进行了研究,并与均匀孔隙率工况进行对比.结果表明本文提出的模型能够有效描述孔隙率变化对波浪消减过程的影响,并能定量描述相应流场演变过程.