泥石流流場三維數(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)前人對泥石流研究基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算流體動力學(xué)(ComputationalFluidDynamics，簡稱CFD)技術(shù)對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、泥石流速度場及壓力場的大小及分布。最后以泥石流攔擋壩為例對泥石流攔擋工程進(jìn)行了模擬，計(jì)算出了泥石流流體對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，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，對模型的形

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)算得出了泥石流場中速度場及壓力場的分布及大小，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壩體的沖擊力及泥石流流場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