基于四参数随机生长法重构土体的渗流细观数值模拟

摘要：

基于四参数随机生长法(QSGS),根据土体孔隙率,重构土体微观结构.通过格子Boltzmann方法,左右采用不透水边界,上下边界采用非平衡外推格式,颗粒之间的碰撞采用标准反弹格式,建立饱和土体渗流模型,并让恒定流速的水渗入模型.结合算例,推导了宏观物理单位与格子单位之间的转换关系,编制相关Matlab程序,并且进行运算分析,探讨在计算机模拟情况下的微观土体结构中水的渗流变化规律.结果表明:根据QSGS方法所重构的土体生成过程与自然环境下多孔介质的生成过程类似,重构土体性状各异,连通性和结构与实际土体类似;在连通性良好的前提下,土体中水的渗流速度与孔隙率大小有关;同一土体中渗流通道越小的位置水的渗流速度越小,渗流通道越大的位置渗流速度越大;在相同孔隙率条件下,大颗粒土的平均渗流速度比小颗粒土的平均渗流速度大,而小颗粒土的渗流更为稳定.

关键词：渗流、四参数随机生长法、格子Boltzmann方法、微观结构、数值模拟

所属期刊栏目：33

分类号：O357.3(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51408284;昆明理工大学人才培养基金资助项目KKSY201306023

在线出版日期：2015-06-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：316-321,326