用于滑坡的具有自由表面动力学的流体-颗粒流耦合PFEM-DEM模型
计算工程、金融与科学
2025-01-07 v1
摘要
自由表面和颗粒流体力学问题结合了流体动力学的挑战和颗粒行为的方面。这类问题在河流沉积物流动、水库中颗粒土壤的运动、以及工业过程（如筒仓）中流体与颗粒材料之间的相互作用等背景下特别相关。这些现象的数值模拟具有挑战性，因为解不仅依赖于强烈相互作用的多个相，还需要描述不同界面的几何演化。本文提出了一种模拟涉及强烈变形自由表面的流体-颗粒现象的方法。将离散元法（DEM）与粒子有限元法（PFEM）相结合，并通过两相之间的双向耦合处理流体-颗粒界面。流体-空气界面通过自由表面模型求解。因此，所有相的几何和拓扑变化由全拉格朗日描述自然提供。该方法在基准测试案例（如两相溃坝）上进行了验证，然后应用于一个真实的滑坡问题。
引用
@article{arxiv.2501.02941,
title = {A Coupled PFEM-DEM Model for Fluid-Granular Flows with Free-Surface Dynamics Applied to Landslides},
author = {Thomas Leyssens and Michel Henry and Jonathan Lambrechts and Vincent Legat and Jean-François Remacle},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.02941},
year = {2025}
}