[發明專利]一種海底滑坡過程模擬方法及系統

在審

• 申請號: 202110827772.2
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113761774A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 周宗青;陳雨雪;李利平;劉聰;成帥;高上;高成路
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/28;G06F111/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆偉姣

1.一種海底滑坡過程模擬方法，其特征在于，包括：

將海底滑坡體模擬區域無網格離散化后構建滑坡體粒子模型，初始化滑坡體粒子的物理力學參數值；

構建滑坡體粒子的鄰近粒子緊支域，在每個時間步內，對鄰近粒子緊支域內的滑坡體粒子進行遍歷，得到滑坡體粒子間的相對運動狀態和滑坡體粒子的應力張量狀態，以此判斷滑坡體粒子所處的臨界狀態，并選擇對應的本構方程；

根據本構方程得到固液邊界密度和壓強的預測-校正循環結果，以及得到滑坡體粒子的密度變化率、應力變化率和動量變化率，并以此對滑坡體粒子的物理力學參數值進行更新，在設定的時間步長內，得到海底滑坡體的滑動與堆積過程的模擬結果。

2.如權利要求1所述的一種海底滑坡過程模擬方法，其特征在于，在滑坡體粒子模型的邊界外側根據邊界排斥粒子與虛擬粒子創建速度無滑移邊界粒子層，將海水的重力作用以及波浪載荷施加在海水粒子上，將坡體的陸坡作用力及構造作用力轉化為應力邊界條件施加在邊界粒子層上作為位移邊界條件。

3.如權利要求1所述的一種海底滑坡過程模擬方法，其特征在于，構建滑坡體粒子的鄰近粒子緊支域的過程包括：根據光滑核函數和粒子鄰域搜索半徑，采用鏈表搜索法進行滑坡體粒子配對，形成所有滑坡體粒子的支持域與影響域，確定滑坡體粒子間的相互作用關系，構建海底滑坡體模擬區域內所有滑坡體粒子的鄰近粒子緊支域。

4.如權利要求1所述的一種海底滑坡過程模擬方法，其特征在于，判斷滑坡體粒子所處的臨界狀態，并選擇對應的本構方程的過程包括：滑坡體粒子為固體臨界狀態時選擇彈塑性本構方程，滑坡體粒子為液體流臨界狀態時選擇粘塑性本構方程，滑坡體粒子為固液轉換狀態時選擇非牛頓流體流變模型。

5.如權利要求1所述的一種海底滑坡過程模擬方法，其特征在于，在固液邊界密度和壓強的預測-校正循環過程中，每個時間步內，采用顯示積分方法進行鄰近粒子緊支域內滑坡體粒子密度的求和，得到滑坡體粒子密度變化率，根據滑坡體粒子密度變化率以及壓力狀態方程，采用PCISPH預測-校正策略進行滑坡體粒子壓強值的更新。

6.如權利要求1所述的一種海底滑坡過程模擬方法，其特征在于，在固液邊界密度和壓強的預測-校正循環過程中，在粒子壓強值更新后，判斷預測-校正循環后的壓力值是否滿足循環條件，若不滿足，則表明已達到不可壓縮狀態，退出預測-校正循環；否則，繼續預測-校正循環直至達到不可壓縮狀態。

7.如權利要求1所述的一種海底滑坡過程模擬方法，其特征在于，滑坡體粒子的密度變化率、應力變化率和動量變化率的計算過程包括：通過核近似和粒子近似法求解粒子模型連續性方程的SPH近似式，得到密度變化率，根據動量方程的SPH近似式得到應力變化率，根據能量方程的SPH近似式得到動量變化率。

8.一種海底滑坡過程模擬系統，其特征在于，包括：

模型構建模塊，被配置為將海底滑坡體模擬區域無網格離散化后構建滑坡體粒子模型，初始化滑坡體粒子的物理力學參數值；

本構方程確定模塊，被配置為構建滑坡體粒子的鄰近粒子緊支域，在每個時間步內，對鄰近粒子緊支域內的滑坡體粒子進行遍歷，得到滑坡體粒子間的相對運動狀態和滑坡體粒子的應力張量狀態，以此判斷滑坡體粒子所處的臨界狀態，并選擇對應的本構方程；

模擬模塊，被配置為根據本構方程得到固液邊界密度和壓強的預測-校正循環結果，以及得到滑坡體粒子的密度變化率、應力變化率和動量變化率，并以此對滑坡體粒子的物理力學參數值進行更新，在設定的時間步長內，得到海底滑坡體的滑動與堆積過程的模擬結果。

9.一種電子設備，其特征在于，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成權利要求1-7任一項所述的方法。

10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執行時，完成權利要求1-7任一項所述的方法。