文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
粘性泥石流运动机理及数值模拟研究
姓名:龚成勇
申请学位级别:硕士
专业:水利水电工程
指导教师:李仁年
20090427
捅要泥石流运动属于非定常的复杂多相流流动,其运动机理研究是研究泥石流的重要内容之一,也是泥石流学科的前沿性基础理论问题,其研究内容属于流体力学、水土流失、为防治泥石流灾害提供理论支持和指导。粘性泥石流运动数值分析是泥石流研究与计算机科学、数学物理计算方法、软件科学等学科的再次复合交叉,是目前计算机科学在泥为了更好解释粘性泥石流在运动过程中各物理量之间的相互关系,本文以水力学流体力行简化,给出有限元离散格式和有限元方程的整体方程格式;同样,考虑粘性泥石流浆散方程格式;最后在利用计算机对粘性泥石流进行数值模拟分析,,;格划分平台建立网格,最后在流动以及泥石流浆体与河谷之间的耦合作用。这是泥石流理论研究与计算科学的有机地质学、灾害学、水文学、计算力学等多学科的交叉复合,泥石流运动机理的研究可以石流研究中的新领域,对泥石流的理论研究和实际应用都有重要的价值和意义。本文在总结前人研究泥石流的成果基础上,依托室内试验现象及结果,从粘性泥石流的发生、起动、磨蚀、堆积等相关机理入手,分析粘性泥石流的运动特征,揭示粘性泥石流的运动机理,并以此分析结果建立粘性泥石流的运动基本特征模型的基础框架。学为理论基础,在一定的假设条件下,推演出了粘性泥石流的运动控制方程,并对其进体与河谷岸坡之间的相互作用,建立了粘性泥石流与河谷岸坡之间的耦合控制方程和离粘性泥石流的运动特征,通过将模拟结果与试验现象和试验数据、理论分析相结合,综合总结出粘性泥石流的运动特征及其表征这些宏观特征的运动机理。通过研究,本文取得的主要成果有:征就是对泥石流运动机理的揭示。在此基础上,通过分析总结构建了粘性泥石流的运动特征基本模型框架;件;.在水力学流体力学的基础上,总结和借鉴前人的研究成果的基础上,推演出一维、二维的粘性泥石流运动控制方程的有限元离散格式和有限元整体方程格式;并在一定假设条件下,⒑庸热雀呦咄迹在测试版下建立三维的河谷模型,并通过馐园嫖M疌馐园嬷心D饽嗍鞯娜结合的成功尝试,为泥石流研究拓展了思路。关键词:粘性泥石流运动特征运动机理控制方程数值模拟邢拊耦合作用粘性泥石流运动机理及数值模拟研究
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插图索引图中国泥石流重点泥石流灾害分布图嘲⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图甘肃省泥石流灾害等级分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图研究技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图泥石流模拟试验台布置示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图矩形试验槽断面尺寸⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图泥浆的循环路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图水平地面上绘制平面坐标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯试验用土样固体颗粒级配曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图试验用土样及泥石流体抗剪强度图为土体,D嘟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..└/⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图阵流龙头平面示意图图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图怪绷魉俜植际疽馔忌尽图憬俏..痗泥浆流拉裂形态└,/⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图嗍骼┥⒂倩翁图泥石流发生发展消亡过程在空间上分区锄⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图典型泥石流各分区嘲⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图一维浆体稳定分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图起动模型夼⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图二维泥石流起动受力分析示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图泥浆微元体及其所受的侧压力分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图流深、流宽、流长关系图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图计算值与试验实测淤积流深和流长比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图浆体应力示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图逶谠硕讨斜湫问疽馔肌硕士学位论文
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