基于不可压缩光滑粒子动力学方法的溃坝数值模拟

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1、分类号：单位代码：密级：无学号：力汐、曾硕士学位论文中文论文题目：基于不可压縮光滑粒子动力学方法的溃坝数值模拟英文论文题目：申请人姓名：童建指导教师：冉启华教授合作守师：专业名称：水文学及水资源研宄方向：水动力学数值模拟所在学院：建筑工程学院论文提交日期基于不可压缩光滑趟：子动力学方法论文作者签名指导教师签名论文评阅人傅旭东研究员清华大学评阅人陈东研究员中科院地理所评阅人名答辩委员会主席：刘国华教授浙江大学委员张永强教授浙江大学委员冉启华教授浙江大学委员许月萍教授浙江大学委员万五一副教授浙江大学答辩日期：浙江大学研宄生学位论文独创性声明本人声明所呈

2、交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名签字曰期：￥年纟月丨曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描

3、等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名签字曰期：■年月丨曰浙江大学顿士学位论文致谢致谢本论文得益于导师冉启华教授的细心指导，在攻读硕士学位期间，冉老师渊博的知识和严谨的精神鞭策着我不断学习进步，在科研和生活方面都给予了极大的指导和帮助，在此向冉老师表示诚挚的谢意。在论文的选题和程序的开发过程中，得到了大学邵颂东教授的无私帮助。邵老师勤奋严谨的科研作风和和蔼谦逊的人格魅力给我留下了深深的印象，在此向邵老师表示深深的敬意。感谢浙江大学水文水资源所许月萍老师、谢海建老师、顾正华老师、江衍铭老师、王福民老师以及廖

4、谦老师的教导，你们科学严谨的科研精神和生活作风令我获益匪浅。非常感谢课题组的钱群师姐、史致男师姐、李蔚师姐、吴秀山师兄、王丰、唐宏磊、刘燕和戎丹雅，在日常的工作中总是能得到你们无形的帮助。也感谢在攻读硕士期间的朋友马冲师兄、张徐杰师兄、朱仟、泮苏丽、蒋元生、尚淑丽、周柳萍、汤斌、张春华、张建全、宣伟栋等等，希望你们在今后的工作和生活中一切顺利。哀哀父母，生我劬劳，感谢一直默默支持我的父母，你们对于生活积极的态度和诚信待人的品格深深影响着我。无论贫穷富有，抑或健康痕疾，你们都是我生命中最敬爱的人。童建年月于紫金港浙江大学硕士学位论文摘要摘要溃坝洪水演

5、进过程通常伴随着水力侵蚀和泥沙输运等过程，如何准确描述自由水面的变化和床面泥沙的运动一直是溃坝问题研究中的热点和难点。光滑粒子动力学方法作为逐渐被广泛应用的非网格数值计算方法，其自身的拉格朗日特性能很好地处理溃坝过程中水流的自由表面和水沙两相局部大变形问题。方法在传统方法的基础上增加了基于密度不变性的不可压缩条件和半隐式的压力求解方式，所摸拟的结果更加稳定并接近实际，因此本文使用方法结合考虑垂向水流对床面冲击作用的泥沙临界起动流速起动模式，建立了两相动床溃坝模型，针对一般形式的二维溃坝问题进行了数值模拟，计算结果展示了渍坝水流的自由面形态，床面形态

6、，水流流场，压力分布场等宏观流动特性，并与文献中的模型试验结果以及其他数值方法的模拟结果进行对比，结果表明床面和自由面的模拟结果比较合理，压力和速度分布场比较符合实际流态，水流的运动锋面位置优于所调研文献中的数值模拟结果，更加符合实验结果。证明了方法在动床溃坝问题上应用的潜力。本文的创新点有以下两点：（首次应用基于密度不变性的方法研究一般的瞬时二维动床溃坝问题，针对文献中具体的两个算例进行了模拟验证与误差分析；（在泥沙起动状态的判别上考虑了垂向水流对床面的冲击作用，对于临界的垂向冲击速度和初始粒子间隔进行了敏感性分析。关键词：非网格法；动床溃坝；数

7、值模拟；临界起动流速浙江大学硕士学位论文，，浙江大学硕士学位论文目录目录致目：料研究背景研究意义数值研究方法及国内外研究现状数值模拟方法概述方法简介及研究现状主要工作及章节安排数值方法介绍理论基础核函数人工压缩性人工粘度抽象化孔隙边界条件粒子关联定床孔隙溃坝模型模型验证设计工况计算结果与讨论流量过程线分析自由面分析速度场分析基于方法的动床溃坝模型控制方程时间积分浙江大学硕士学位论文泥沙起动模型泥沙起动理论概述临界起动拖拽力模式临界起动流速模式泥沙起动模式两相模型紊流模型动床溃坝模型程序化渍坝模型运行结果及误差分析模型设置及参数选取单相模拟结果及分析

8、单相与实验结果对比及分析单相与模拟结果对比及分析单相模拟结果特征分析两相模拟结果及分析两相与实验结果对比及分析两相与模拟结