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申请/专利权人：中国地质科学院地质力学研究所;西北工业大学太仓长三角研究院

摘要：本发明提供了一种极高山区碎屑流的冰岩混合与冰水转化数值仿真方法包括：建立冰岩混合物理模型，采用双流体模型，建立冰岩混合拟流体的运动控制方程；建立冰水相变与临界判别物理模型，根据冰向水转变临界条件，对相变转为液相的冰碎屑体的实际密度及体积进行修正，并计算相变后液相的正应力和液相的剪切力；建立水气两相流体动力学物理模型，利用拉格朗日方程组建立控制方程组；根据建立的所述冰岩混合物理模型、所述冰水相变与临界判别物理模型、所述水气两相流体动力学物理模型，采用数值方法进行数值离散，将偏微分方程组转化为可直接求解的离散方程，从而完成仿真分析，利用数值仿真技术进行反演和预测，降低地质灾害所带来的损失。

主权项：1.一种极高山区碎屑流的冰岩混合与冰水转化数值仿真方法，其特征在于，包括：步骤1：建立冰岩混合物理模型，采用双流体模型，建立冰岩混合拟流体的运动控制方程，对冰碎屑体和岩碎屑体采用拉格朗日粒子法进行求解，建立所述冰碎屑体的连续性方程、动量方程、能量方程、拟温度守恒方程、内部应力计算式，以及所述岩碎屑体的所述连续性方程、所述动量方程、所述能量方程、所述拟温度守恒方程、所述内部应力计算式；步骤2：建立冰水相变与临界判别物理模型，根据冰向水转变临界条件，对相变转为液相的冰碎屑体的实际密度及体积进行修正，并计算相变后液相的正应力和液相的剪切力；步骤3：建立水气两相流体动力学物理模型，利用拉格朗日方程组建立水气两相流体动力学物理模型的控制方程组；步骤4：根据建立的所述冰岩混合物理模型、所述冰水相变与临界判别物理模型、所述水气两相流体动力学物理模型，采用数值方法进行数值离散，将偏微分方程组转化为可直接求解的离散方程，从而完成仿真分析；所述步骤4还包括：水气两相模拟的SPH方法计算步骤，计算得出人工粘性并求解所述水气两相流体动力学物理模型的控制方程组；根据所述冰岩混合拟流体的运动控制方程求解得出冰碎屑颗粒的拟温度值、岩碎屑体颗粒的拟温度值、颗粒拟流体的正应力、冰碎屑体颗粒的颗粒间碰撞产生的能量耗散、岩碎屑体颗粒的颗粒间碰撞产生的能量耗散；冰岩混合物模拟的SDPH方法计算步骤，求解所述冰岩混合拟流体的运动控制方程，计算得出新的时刻的颗粒密度、速度、拟温度以及位移；水气层与冰碎屑体或岩碎屑体间的耦合方法步骤，采用数据交换的方式，将所述水气两相模拟的SPH方法步骤和所述冰岩混合物模拟的SDPH方法计算步骤进行耦合；所述交换的数据包括水气层的有效密度、速度、压强梯度、粘度；计算得出所述水气层于冰碎屑体或岩碎屑体间的曳力；通过核函数插值的方式，将冰岩混合物模拟的SDPH方法和水气两相模拟的SPH方法计算得出的数值进行插值处理，即将其中一相的相应数值插值到另一相计算粒子所在位置处，作为虚拟粒子上的信息存储下来，用于两相间相互作用力的计算和数据的交换。

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百度查询： 中国地质科学院地质力学研究所 西北工业大学太仓长三角研究院 一种极高山区碎屑流的冰岩混合与冰水转化数值仿真方法及其装置