[發(fā)明專利]一種基于DEM-CFD耦合的滲透注漿過程模擬方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011130595.4
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112347709B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 周宗青;白松松;林春金;高成路;屠文鋒;魏車車;王超;王美霞;陳雨雪
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種基于DEM-CFD耦合的滲透注漿過程模擬方法，其特征在于，包括：

步驟1：獲取巖土體顆粒級配曲線；

步驟2：根據(jù)所述顆粒級配曲線生成巖土體計算模型；在Particle?Flow?Code軟件中生成相應的顆粒，組成巖土體計算模型，在顆粒間以平行粘結模型連接，用以提供顆粒間的抗剪、抗拉強度；

步驟3：獲取平行粘結鍵初始參數(shù)，對巖土體計算模型的強度進行初始化；

步驟4：對巖土體計算模型進行網(wǎng)格劃分，生成流體計算網(wǎng)格；根據(jù)步驟2中所生成的巖土體計算模型的空間尺寸，在相同空間位置劃分流體計算網(wǎng)格，用于模擬漿液在巖土體中的擴散；

步驟5：根據(jù)流體計算網(wǎng)格的滲透系數(shù)及流體粘度的時空特性，進行漿液擴散過程的模擬，其中通過CFD部分讀取DEM部分中固體顆粒模型的孔隙率信息，將其換算成流體計算所需的滲透系數(shù)，進而對漿液在巖土體中流動所構成的多孔介質(zhì)流場模型進行計算，實現(xiàn)漿液在巖土體中的擴散過程的模擬；

步驟6：根據(jù)漿液擴散范圍對相應區(qū)域的巖土體計算模型進行加固，進行巖土體計算模型強度增大過程模擬；

步驟6.1：判定巖土體計算模型強度增大區(qū)域；

獲取注漿過程結束后漿液擴散的范圍，對應至步驟2中所建立的巖土體計算模型，將漿液所覆蓋的區(qū)域判定為強度增大區(qū)域；

步驟6.2：巖土體計算模型強度增大過程模擬；

根據(jù)步驟6.1中所判定的巖土體計算模型強度增大區(qū)域，以注漿孔為中心，從四周向注漿孔逐漸增大固體顆粒間平行粘結模型的強度，用以模擬漿液從擴散最邊緣先凝固使該部分巖土體最先被加固，逐漸向注漿孔位置凝固而加固巖土體的過程；當注漿孔周圍固體模型也被加固后，視為注漿加固過程模擬完成，停止計算；

具體地，巖土體計算模型加固方法是根據(jù)標定的巖土體強度與平行粘結模型強度參數(shù)的關系，找到與注漿加固后巖土體強度相對應的平行粘結模型參數(shù)，逐步更新顆粒間平行粘結模型參數(shù)，使得該區(qū)域固體模型的抗壓強度、抗剪強度增大。

2.如權利要求1所述的一種基于DEM-CFD耦合的滲透注漿過程模擬方法，其特征在于，流體粘度根據(jù)注漿時間、漿液擴散邊界距注漿孔距離計算。

3.如權利要求1所述的一種基于DEM-CFD耦合的滲透注漿過程模擬方法，其特征在于，所述漿液擴散過程的模擬包括：

將漿液的擴散過程分為n個時間步，每個時間步內(nèi)漿液邊界向外擴散l次，根據(jù)每次漿液擴散后的漿液邊界距注漿孔的距離，計算各個時間步漿液擴散過程中的粘度，直至注漿結束。