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一种考虑流体状态方程的土体CFD-DEM耦合数值方法
被引量：
36
1
作者
蒋明镜
张望城
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第5期793-801,共9页
在离散元(DEM)商业软件PFC2D的基础上,通过将描述流体体变–压力非线性关系的Tait状态方程(EOS)引入计算流体动力学(CFD),建立模拟弱可压缩流体的CFD-DEM耦合计算模块。首先,推导CFD-DEM的控制方程:包括流体–颗粒相互作用力方程、流体...
在离散元(DEM)商业软件PFC2D的基础上,通过将描述流体体变–压力非线性关系的Tait状态方程(EOS)引入计算流体动力学(CFD),建立模拟弱可压缩流体的CFD-DEM耦合计算模块。首先,推导CFD-DEM的控制方程:包括流体–颗粒相互作用力方程、流体运动方程、Tait状态方程和颗粒运动方程。接着,通过PFC2D自定义FISH语言和C++语言将离散化的CFD-DEM控制方程嵌入商业软件PFC2D中。最后,通过单颗粒水下自由沉降运动和一维单面排水固结试验的模拟验证该耦合模块的可行性。模拟结果表明单颗粒自由沉降速度和Stokes理论解接近,一维单面排水固结试验中孔压消散和固结度随着无因次时间因数Tv的变化均与太沙基固结理论符合较好。从而使得用离散元法全耦合分析土体不排水条件下的力学特性成为可能。
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关键词
CFD-DEM数值方法
Tait状态方程
颗粒自由沉降
一维单面排水固结
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职称材料
海流作用下平板锚的抗拉承载力
被引量：
2
2
作者
王栋
韩超
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第12期2243-2248,共6页
吸力贯入平板锚是一种系泊深海浮式结构的新型基础,设计中通常假定平板锚的抗拉承载力等于不排水条件下的短期抗拉力。但在季节性海流等长期荷载作用下,由于海床中超静孔压扩散导致吸力消减,平板锚的长期承载力可能远小于短期抗拉力。...
吸力贯入平板锚是一种系泊深海浮式结构的新型基础,设计中通常假定平板锚的抗拉承载力等于不排水条件下的短期抗拉力。但在季节性海流等长期荷载作用下,由于海床中超静孔压扩散导致吸力消减,平板锚的长期承载力可能远小于短期抗拉力。提出一种基于网格重分的大变形耦合有限元方法模拟海流引起的平板上拔过程,采用修正剑桥模型描述正常固结黏土海床的力学性质。大变形耦合计算得到的短期承载力系数与不排水精确解吻合,验证了所提数值模型的的可靠性。针对不同的海流荷载幅值,计算平板锚达到失稳所需时间,建立海流容许持续时间与荷载幅值及海床渗透系数之间的关系。当海流持续时间一定时,长期承载力随渗透系数的增加而显著降低。对于渗透系数10-8m/s的海床,如果海流持续3个月,保证平板不失稳的海流荷载不能超过短期抗拉力的60%。
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关键词
平板锚
黏性土
有限元
环流
固结
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职称材料
非完全粗糙平板锚旋转安装过程中的丢失埋深研究
被引量：
4
3
作者
王栋
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第9期2765-2770,共6页
吸力贯入平板锚被用于系泊深海浮式结构,实际应用中必须预估平板锚旋转安装过程中的丢失埋深。采用大变形有限元方法探索非完全粗糙平板锚在正常固结黏土中的旋转过程。大变形有限元法通过网格重剖避免平板锚大幅值平动和转动引起的土...
吸力贯入平板锚被用于系泊深海浮式结构,实际应用中必须预估平板锚旋转安装过程中的丢失埋深。采用大变形有限元方法探索非完全粗糙平板锚在正常固结黏土中的旋转过程。大变形有限元法通过网格重剖避免平板锚大幅值平动和转动引起的土体单元扭曲。根据平板锚旋转到达的埋深,实时更新"锚-土"界面上的摩擦剪切强度。将数值模拟结果与离心机模型试验进行对比验证,表明高岭土中平板锚表面的粗糙系数约为0.3。平板锚丢失埋深随粗糙系数的减小而增大,但粗糙系数对丢失埋深的影响受平板锚厚度比和拉力偏心比的耦合作用。厚度比和偏心比越小,粗糙系数对丢失埋深的影响越显著。
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关键词
平板锚
黏性土
有限元
大变形
不排水
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职称材料
题名
一种考虑流体状态方程的土体CFD-DEM耦合数值方法
被引量：
36
1
作者
蒋明镜
张望城
机构
同济
大学
土木学院地下建筑与工程系
岩土及地下工程教育部重点实验室(同济
大学
)
西澳大利亚大学海洋基础系统中心
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第5期793-801,共9页
基金
国家杰出青年科学基金项目(51025932)
教育部博士点基金项目(20100072110048)
文摘
在离散元(DEM)商业软件PFC2D的基础上,通过将描述流体体变–压力非线性关系的Tait状态方程(EOS)引入计算流体动力学(CFD),建立模拟弱可压缩流体的CFD-DEM耦合计算模块。首先,推导CFD-DEM的控制方程:包括流体–颗粒相互作用力方程、流体运动方程、Tait状态方程和颗粒运动方程。接着,通过PFC2D自定义FISH语言和C++语言将离散化的CFD-DEM控制方程嵌入商业软件PFC2D中。最后,通过单颗粒水下自由沉降运动和一维单面排水固结试验的模拟验证该耦合模块的可行性。模拟结果表明单颗粒自由沉降速度和Stokes理论解接近,一维单面排水固结试验中孔压消散和固结度随着无因次时间因数Tv的变化均与太沙基固结理论符合较好。从而使得用离散元法全耦合分析土体不排水条件下的力学特性成为可能。
关键词
CFD-DEM数值方法
Tait状态方程
颗粒自由沉降
一维单面排水固结
Keywords
coupled CFD-DEM method
Tait equation of state
single particle free settling
one-dimensional consolidation
分类号
TU43 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
海流作用下平板锚的抗拉承载力
被引量：
2
2
作者
王栋
韩超
机构
中国矿业
大学
深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
西澳大利亚大学海洋基础系统中心
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第12期2243-2248,共6页
基金
深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(0904)
文摘
吸力贯入平板锚是一种系泊深海浮式结构的新型基础,设计中通常假定平板锚的抗拉承载力等于不排水条件下的短期抗拉力。但在季节性海流等长期荷载作用下,由于海床中超静孔压扩散导致吸力消减,平板锚的长期承载力可能远小于短期抗拉力。提出一种基于网格重分的大变形耦合有限元方法模拟海流引起的平板上拔过程,采用修正剑桥模型描述正常固结黏土海床的力学性质。大变形耦合计算得到的短期承载力系数与不排水精确解吻合,验证了所提数值模型的的可靠性。针对不同的海流荷载幅值,计算平板锚达到失稳所需时间,建立海流容许持续时间与荷载幅值及海床渗透系数之间的关系。当海流持续时间一定时,长期承载力随渗透系数的增加而显著降低。对于渗透系数10-8m/s的海床,如果海流持续3个月,保证平板不失稳的海流荷载不能超过短期抗拉力的60%。
关键词
平板锚
黏性土
有限元
环流
固结
Keywords
plate anchor
clay
finite element
loop current
consolidation
分类号
TU470 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
非完全粗糙平板锚旋转安装过程中的丢失埋深研究
被引量：
4
3
作者
王栋
机构
中国矿业
大学
深部岩土力学与地下工程国家重点实验室
西澳大利亚大学海洋基础系统中心
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012年第9期2765-2770,共6页
基金
深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金资助项目(No.0904)
文摘
吸力贯入平板锚被用于系泊深海浮式结构,实际应用中必须预估平板锚旋转安装过程中的丢失埋深。采用大变形有限元方法探索非完全粗糙平板锚在正常固结黏土中的旋转过程。大变形有限元法通过网格重剖避免平板锚大幅值平动和转动引起的土体单元扭曲。根据平板锚旋转到达的埋深,实时更新"锚-土"界面上的摩擦剪切强度。将数值模拟结果与离心机模型试验进行对比验证,表明高岭土中平板锚表面的粗糙系数约为0.3。平板锚丢失埋深随粗糙系数的减小而增大,但粗糙系数对丢失埋深的影响受平板锚厚度比和拉力偏心比的耦合作用。厚度比和偏心比越小,粗糙系数对丢失埋深的影响越显著。
关键词
平板锚
黏性土
有限元
大变形
不排水
Keywords
plate anchor
clay
finite elements
large deformation
undrained
分类号
TU470 [建筑科学—结构工程]
在线阅读
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
一种考虑流体状态方程的土体CFD-DEM耦合数值方法
蒋明镜
张望城
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014
36
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
海流作用下平板锚的抗拉承载力
王栋
韩超
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
非完全粗糙平板锚旋转安装过程中的丢失埋深研究
王栋
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2012
4
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职称材料
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