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1、DEM-LBM耦合算法实现及其在岩土流-固耦合问题中的应用,专 业： 岩土工程硕 士 生：,硕士开题报告,2,报告内容,进度安排,工作进展,研究内容与可行性分析,国内外研究现状,选题背景及意义,2,3,选题背景及意义,图片来源：高等土力学课件第五章,岩土工程中流-固耦合问题,4,选题背景及意义,岩土工程中流-固耦合问题,选题背景及意义,岩土工程中流-固耦合问题广泛存在,地下水开采：地面沉降,水利工程：水库-大坝作用，渗流,其他岩土工程：深基坑开挖、深埋隧道、固结、浮冰运动,地质灾害：滑坡、泥石流、管涌等,6,报告内容,进度安排,工作进展,研究内容与可行性分析,国内外研究现状,选题背景及意义,6
2、,7,国内外研究现状,7,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,茹科夫斯基,俄国 1889,达西,法国 1856,渗流微分方程,理查森,英国 1910,有限差分法,达西定律,太沙基,美国 1925,单向固结理论,单相耦合,土中水,水中土,8,国内外研究现状,8,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,双相耦合,离散体,9,国内外研究现状,9,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,双相耦合,离散体,熊莉芳等(2019),陈枫等（2009）,吴一红等(2019)吉小明等(2019),周志军等(2019)郭磊（2019）,LBM,CFD,10,国内
3、外研究现状,10,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,DEM + LBM 离散元+格子玻尔兹曼,LBM：计算流体力学、传热学诞生：1988年成长：逐渐成为国际热点优点：简单清晰、易实现、并行特性,11,国内外研究现状,11,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,S.A.Galindo-Torres,Owen，Feng,12,国内外研究现状,12,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,Liming Wang,李浩,13,13,DEM-LBM现状小结,原理：理论算法日趋成熟、多样性试验：简单单个固体或者颗粒少，固相处理方法简单应用：极少在岩土
4、流固耦合问题上有所应用,国内外研究现状,本论文的新意,软件：实现强强联合，增强计算能力,应用：典型的岩土流-固耦合问题,两个颗粒,少量颗粒,14,国内外研究现状,采用新的数值试验方法研究岩土流固耦合问题,14,揭示岩土流固耦合问题介观机理,15,报告内容,进度安排,工作进展,研究内容与可行性分析,国内外研究现状,选题背景及意义,15,16,研究内容与可行性分析,16,17,研究内容可行性分析,17,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,DEM,DEM-LBM耦合,计算原理,DEM软件 Yade,Engine,18,研究内容可行性分析,18,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学
5、数值试验,颗粒破碎,LBM D2Q9 model,DEM-LBM耦合,计算原理,LBM软件 Palabos,CollideAndStream,19,研究内容可行性分析,19,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,DEM-LBM耦合,计算原理,LBM考虑颗粒计算流场得到流场对颗粒作用力,DEM循环,LBM循环,20,研究内容可行性分析,20,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,三维情况,颗粒位置、速度,流体对颗粒作用力,DEM-LBM耦合,21,研究内容可行性分析,抗剪强度特征,细观结构特征,细观力学数值试验,颗粒破碎,DEM-LBM耦合,揭示岩土流固耦合细
6、观机理,22,报告内容,进度安排,工作进展,研究内容与可行性分析,国内外研究现状,选题背景及意义,22,23,工作进展,23,目前工作进展,学习研究,开发软件,数值室内,结果分析,24,工作进展,24,Yade,开 源,用户界面：控制台、显示窗口使用环境：Linux编写语言：C+内核使用方式：python脚本调用,优点：开源，易于扩展在离散元方面，功能多样较为成熟耦合了颗粒、流体模块,25,工作进展,25,Yade,开 源,试验情形：方形地基，圆柱碾轮。圆柱在地基表面碾压。实现方法：1.多个球体聚合成碾轮，实现重力作用 2.碾轮检验与地基的接触 3.成功接触后，开始碾压（滚转）,碾压试验,26
7、,工作进展,26,Yade,开 源,碾压试验,球绑定，随机密生成地基摩擦材料、粘性材料,球体接触、球面接触,重力，平动，转动,力链、线角速度、位置等,27,工作进展,27,Yade,开 源,碾压试验,力链分布改变,28,工作进展,28,Palabos,开 源,用户界面：暂无使用环境：Linux编写语言：C+内核使用方式：C+输入文件，编译成为独立小程序,优点：开源，易于扩展程序对象化良好在流体计算方面较为成熟耦合了颗粒、流体模块,29,报告内容,进度安排,工作进展,研究内容,国内外研究现状,选题背景及意义,29,30,进度安排,30,31,请各位老师批评指正！,谢谢,THE END,参考文献,32,崔尔杰,现代空气动力学发展中几项重要的基础性研究课题.中国力学学会扩大理事会上的报告(1994),33,34,谢谢,骑封篙尊慈榷灶琴村店矣垦桂乖新压胚奠倘擅寞侥蚀丽鉴晰溶廷箩侣郎虫林森-消化系统疾病的症状体征与检查林森-消化系统疾病的症状体征与检查,
