泥石流流場(chǎng)三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、泥石流是一種常見的自然災(zāi)害，由于其爆發(fā)突然，破壞嚴(yán)重，因而一直為學(xué)術(shù)界和工程界所關(guān)注。 本文在總結(jié)前人對(duì)泥石流研究基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(ComputationalFluidDynamics，簡(jiǎn)稱CFD)技術(shù)對(duì)泥石流中的粘性泥流進(jìn)行了數(shù)值模擬。本次研究所用軟件為通用CFD軟件CFX，使用CAD軟件AutoCAD和Unigraphics(UG)建立泥石流溝谷三維地形模型，泥石流流體類型定義為Bingham粘性泥流模型，計(jì)算得出

2、泥石流速度場(chǎng)及壓力場(chǎng)的大小及分布。最后以泥石流攔擋壩為例對(duì)泥石流攔擋工程進(jìn)行了模擬，計(jì)算出了泥石流流體對(duì)壩體的沖擊力的大小及分布。得到如下主要結(jié)論： (1)本次研究在AutoCAD中生成三維等高線，以UG作為建模平臺(tái)，建立了泥石流溝谷三維地形模型，且證明現(xiàn)階段成熟CAD軟件已能夠方便建立復(fù)雜三維地質(zhì)模型。 (2)由于形態(tài)復(fù)雜，反映實(shí)際情況的溝谷模型很難通過網(wǎng)格化及計(jì)算求解過程。所以運(yùn)用CFX模擬分析泥石流流場(chǎng)，對(duì)模型的形

3、態(tài)具有較高的要求，模型必須具有較為規(guī)則的形態(tài)。 (3)本次研究通過模擬計(jì)算得出了泥石流場(chǎng)中速度場(chǎng)及壓力場(chǎng)的分布及大小，計(jì)算出泥石流通過流通區(qū)的最大速度(59.7m/s)及壓力值(2.17×106Pa)。 (4)本次研究在建立溝谷模型的基礎(chǔ)上，加入攔擋壩模擬了泥石流對(duì)壩體的沖擊力及泥石流流場(chǎng)受壩體攔擋之后的變化情況。從加入攔擋壩之后泥石流流場(chǎng)變化來看，泥石流流體受攔擋壩攔截之后翻越過壩體，攔擋壩沒有完全擋住泥石流流體，通過