【技术实现步骤摘要】
一种利用外包多边形构造管网的二维水力计算方法
[0001]本专利技术涉及一种计算机模拟仿真方法，尤其涉及一种利用外包多边形构造管网的二维水力计算方法。
技术介绍
[0002]渗透变形导致岩土体的失稳破坏是岩土工程中的常见灾害，如何反映这一过程是揭示岩土体变形破坏机理的重要内容。目前岩土工程领域采用颗粒流数值模拟方法研究岩土工程的灾变过程正成为主流趋势。颗粒离散元模型采用相互黏结的颗粒体系来模拟岩土体的性质，但颗粒离散元计算中如何考虑渗透作用还不成熟。常见的渗流参数的计算方法通过利用颗粒流模型的接触关系，用一系列接触包围的空隙建立域，在颗粒的接触位置形成管道，然后根据接触更新计算每个管道的流量与域内的压力，再将流体力施加到周围颗粒上。例如中国专利(公开号：CN110263362A)公开了通过建立模拟模型，利用颗粒之间的接触形成孔隙
‑
孔喉通道网络，再通过网格建立渗流计算方程，最后确定计算对象，根据计算方程计算对象的状态参数。
[0003]但上述渗流计算方法依赖于颗粒间的接触网络，如果颗粒间的接触良好则...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用外包多边形构造管网的二维水力计算方法，其特征是，包括以下步骤：步骤A建立模型：利用颗粒流数值模拟平台生成初始模型，定义模型边界，通过一定的压力使颗粒体系紧密接触，在边界内生成多个相互接触的颗粒；步骤B构建外包多边形网格：扫描所有颗粒，对任一颗粒，检索出与该颗粒相邻的所有颗粒，如果两颗粒间相接触，定义为激活接触，则过接触点取切线，如果两颗粒间非接触，定义为未激活接触，则取两颗粒圆心连线的垂直线，得出所述切线和/或垂线的交点，所述交点连接成为多边形；步骤C构建域和管道：扫描所有颗粒的外包多边形网格，每个多边形的顶点作为一个流域，每一条边作为一个管道，流体通过管道在各个域内流动，形成渗流；步骤D计算管道的接触点：利用所述管道两端的端点计算出所述管道的中点，计算得出距离所述中点最近的接触点；步骤E颗粒分组：每个接触点由两个接触对象构成，通过对接触对象分组，对接触对象分别赋予不同的渗流参数；步骤F计算域内压力的变化值：设置边界条件后，对每个管道在每个时间步
△
t给予一定量的流量传递，根据计算公式，得出域内的压力变化值；式中，K
f
为流体体积模量，V
d
为流体的体积，∑q为时间步长内所有管道流向域的流体流量，
△
t为时间步长。2.根据权利要求1所述的一种利用外包多边形构造管网的二维水力计算方法，其特征在于，所述步骤A包括如下步骤：(1)根据模型建立要求，进行几何边界限制，获得闭合的几何区域；(2)根据预设的颗粒半径范围和初始孔隙率生成多个颗粒，且所有颗粒的圆心均位于闭合的几何区域内；(3)设置默认接触参数法向刚度1e8 N/m，切向刚度1e8 N/m，施加伺服应力令颗粒体系压紧，形成较为密集的接触。3.根据权利要求1所述的一种利用外包多边形构造管网的二维水力计算方法，其特征在于，所述步骤B包括如下步骤：(1)构造每个颗粒的外包多边形网格具体操作如下：a、对任一个颗粒，设其编号为i，找出与该颗粒相邻的所有颗粒，相邻颗粒编号为j，计算自颗粒i中心指向颗粒j中心的方向矢量(X
j
‑
X
i
,y
j
‑
y
i
)，如果颗粒i与颗粒j之间为激活的接触，则通过切点做直线(X
j
‑
X
i
,y
j
‑
y
i
)的垂直线；如果颗粒i与颗粒j之间为未激活接触，则通过点做圆心连线的垂直线，其中，(X
i
,y
i
)、(X
j
,y
j
)分别为颗粒i、颗粒j的坐标，r
i
、r
j
为颗粒i、j的半径；b、依次计算每个相邻颗粒，所述垂直线相交组成交点，所有交点顺序相连构成所述颗粒的外包多边形网格；(2)每个颗粒均设置一个外包多边形网格。4.根据权利要求1所述的一种利用外包多边形构造管网的二维水力计算方法，其特征
在于，所述步骤C包括如下步骤：(1)设定距离判断容差值：对第i个多边形，对端点进行循环计算，对于多边形上第k个端点坐标(X
ik
,y
ik
)，扫描其他端点与k端点的距离:其中，(X
m
,y
m
)为第m个端点的坐标；若距离d小于容差值，设定第k端点位置已经存在一个域；如果距离d大于或等于容差值，表明第k端点位置不存在域，则需新建一个域，新建域的坐标设为(X
ik
,y
ik
)；(2)生成管道：对第k个边，设其两个端点对应的域编号n1和n2，对第k个边，扫描已有管道，第j个管道的两个端点域分别为n
n1<...
【专利技术属性】
技术研发人员：石崇，张文浩，张一平，李汪洋，吴苏，陈晓，王乐荣，马金城，张聪，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。