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基于SPHAM方法的流体在多孔介质中流动的数值模拟

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为了深入研究流体在多孔介质中的渗流过程,结合 SPH 和体积平均方法,并引入过渡区界面处理、新的边界条件及密度噪声处理方法;同时,在质量方程和动量方程中使用本征平均的物理量,构建了 SPHAM渗流模型.利用该模型模拟了不同孔隙度的多孔介质内的流动,包括 U型管试验(饱和渗流)和溃坝试验(非饱和渗流),并对多孔介质内流体的水力学特性进行了分析.结果表明,在两种模拟结果中,水面线与试验结果及解析解吻合良好;同时,在不同模拟工况中均保证了体积守恒.
Numerical Simulation of Fluid Flow in Porous Media Based on SPHAM Method
In order to delve into the seepage phenomena of fluids in porous media,this study integrates smoothed par-ticle hydrodynamics(SPH)with the volume-averaging method,and introduces transitional zone interface treatment,new boundary conditions and density noise handling techniques.Concurrently,the study employs intrinsic averages of physical quantities within the mass and momentum equations,and establishes the SPH-averaged macroscopic(SPHAM)seepage model.This model is utilized to simulate flow in porous media with varying porosities,encompassing U-tube experiments(saturated seepage)and dam-break experiments(unsaturated seepage),with an analysis of the hydraulic characteristics of fluid in porous media.The results demonstrate that in both simulation scenarios,the flow profile aligns well with experimental results and analytical solutions.Furthermore,volume conservation is upheld across different simulation conditions.

SPHporous mediahydrodynamic characteristicsvolume average

王科浩、顾声龙、田丽蓉、吴海涛、李一帆、姚东泽

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青海大学土木水利学院,青海 西宁 810016

黄河上游生态保护与高质量发展实验室,青海 西宁 810016

水利部江河源区水生态治理与保护重点实验室,青海 西宁 810016

西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100

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SPH 多孔介质 水动力学特性 体积平均

国家自然科学基金项目国家重点研发计划水圈科学与水利工程全国重点实验室开放资金项目青海大学青年科研基金项目

523690162023YFC3206303sklhse-2023-B-042022-QGY-09

2024

水电能源科学
中国水力发电工程学会 华中科技大学 武汉国测三联水电设备有限公司

水电能源科学

CSTPCD北大核心
影响因子:0.525
ISSN:1000-7709
年,卷(期):2024.42(7)
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