[发明专利]一种高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟方法及系统

说明书

本申请公开了一种高速滑坡‑碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟方法及模拟系统，模拟方法包括：根据待模拟区域的点云数据构建原始模型；在模拟软件中创建待模拟区域的模拟任务；在模拟任务中设置紊流模型和泥沙冲刷模型为模拟高速滑坡‑碎屑流运动过程的侵蚀效应的本构模型；将原始模型的模型文件导入至模拟任务中；在模拟任务中设置紊流模型和泥沙冲刷模型的模拟参数；基于模拟参数生成结果文件。本申请利用计算流体动力学方法来研究滑坡‑碎屑流，能够快速、有效、简捷的进行高速滑坡‑碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟，反映出了碎屑流侵蚀效应的主要特征，能够为滑坡‑碎屑流对坡体基底物质的侵蚀效应提供依据。

技术领域

本申请涉及计算机模拟技术领域，尤其涉及一种高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟方法及系统。

背景技术

近年来，计算机技术得到迅猛发展，利用计算机模拟滑坡运动的思路也层出不穷，针对滑坡碎屑流侵蚀效应的研究一直处于滑坡灾害的前缘问题，传统的模拟方法有有限元法和离散元法，具有一定的局限性。有限元软件对于滑坡过程大变形模拟效果欠佳，往往难以准确的描述碎屑流运动的侵蚀过程，离散元软件基于独立的颗粒单元来进行模拟，可以较好的反映滑坡的侵蚀效应，但颗粒流软件本身操作过程复杂，对前处理过程要求非常高，计算耗时大，受众较小。

因此，如何快速、有效、简捷的进行高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟是一项亟待解决的问题。。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟方法及系统，利用计算流体动力学方法来研究滑坡-碎屑流，能够快速、有效、简捷的进行高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟，反映出了碎屑流侵蚀效应的主要特征，为滑坡-碎屑流对坡体基底物质的侵蚀效应提供依据，相比传统的数值模拟方法，此方法的计算时耗和前后处理步骤更加简单，避免研究人员从大量繁琐的数据中挖掘信息。

本申请提供了一种高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟方法，所述方法包括：

根据待模拟区域的点云数据构建原始模型：

当需要对高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应进行模拟时，首先需要根据由实际测量得到的待模拟区域的点云数据通过3D绘图软件构建原始的计算模型；

在模拟软件中创建待模拟区域的模拟任务：

在使用模拟软件对高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应进行模拟时，需要在模拟软件中创建一个基于带模拟区域的模拟任务，同时进行相关参数的选择和设定，如模拟时长的选择、计算精度的选择以及单位的设定等；

在所述模拟任务中设置紊流模型和泥沙冲刷模型为模拟高速滑坡-碎屑流运动过程的侵蚀效应的本构模型：

在模拟软件中创建好模拟任务后，进而需要在模拟任务中设置模拟过程所使用的本构模型，设置紊流模型和泥沙冲刷模型为本构模型，紊流模型用于描述滑坡-碎屑流流体的属性，将碎屑流的控制参数拟液态化，利用碎屑流运动方程控制碎屑流的属性；泥沙冲刷模型用于描述碎屑流对基底物质的侵蚀过程、运移过程和堆积过程，分别用基底物质侵蚀控制方程、基底物质运动方程和基底物质堆积控制方程来进行描述和控制；

将所述原始模型的模型文件导入至所述模拟任务中：

接着，还需要将原始模型的模型文件的格式设置为后缀为.stl的文件后导入至模拟任务中，并设置原始模型中每块区域的属性，用不同的颜色对不同的区域加以区分；

在所述模拟任务中设置所述紊流模型和泥沙冲刷模型的模拟参数：