基于多相物质点法的土-水耦合动力模型

作为无网格法的一种,物质点法(MPM)在计算中结合了有网格法和无网格法的优势,避免了有网格法在求解大变形问题时出现的网格畸变现象,近年来逐渐应用于大变形岩土工程问题和多相流问题中。基于标准物质点法的原理与算法,研究了多相物质点法的两种形式:适用于饱和土的两相单点格式;适用于非饱和土,考虑基质吸力的两相单点格式。为了验证多相物质点法模拟水力耦合多相流问题的准确性和适用性,模拟了Terzaghi一维固结问题、一维压缩波的传播问题和一维渗流问题3个土力学多相算例,并将所得到的数值解与理论解进行了对比分析。模拟结果表明,计算所得到的数值解与理论解基本保持一致,多相物质点法能够准确地描述饱和孔隙介质的水力特性和非饱和孔隙介质的渗流特性。最后,采用多相物质点法模拟了非饱和边坡降雨入渗问题,分析了边坡在降雨入渗作用下基质吸力的变化和大变形破坏全过程。

耦合粗粒化离散颗粒法和多相物质点法的气固两相流模拟

在气固两相流动的模拟中严格处理颗粒运动和颗粒相互作用时,欧拉-拉格朗日(EL)方法比欧拉-欧拉(EE)方法更具优势。但传统的EL方法仅能处理少量颗粒。将颗粒群作为单个计算颗粒处理可扩大模拟规模,粗粒化离散颗粒法(CG-DPM)和多相物质点法(MP-PIC)是其中两种主要方法,分别更适用于稠密和稀疏的颗粒流体系统。将两种方法耦合建立了更通用、准确和有效的EL方法,比较了不同耦合参数下流型、固相分率分布等定量信息,确定了最佳耦合参数。