[发明专利]一种颗粒流微观力学参数反演方法

说明书

本发明公开了一种颗粒流微观力学参数反演方法，首先通过物理实验获取岩石宏观力学参数，然后基于物理宏观力学参数反演出颗粒流微观力学参数，接着通过数值模拟计算获取数值模拟宏观力学参数，最后采用模拟退火算法调整颗粒流微观力学参数，使得数值模拟宏观力学参数与物理实验宏观力学参数不断接近，当数值模拟宏观力学参数与物理实验宏观力学参数之间的误差小于10%时，则此时对应的颗粒流微观力学参数则是所需要确定的微观力学参数。本发明操作简便，微观力学参数调整过程中无主观性，收敛速度较好，适用于颗粒流数值模拟计算领域。

技术领域

本发明涉及一种颗粒流微观力学参数反演方法。

背景技术

在开展颗粒流数值模拟计算之前需要确定颗粒流数值模拟模型相应的微观力学参数，该微观力学参数不能随意选取，为了使所选取的微观力学参数对应的数学模型与工程实践更加贴切，一般通过物理试验获取岩石的相关力学参数：单轴抗压强度、弹性模量及泊松比，然后调节颗粒流微观力学参数，使其数值模拟模型对应的宏观力学参数：单轴抗压强度、弹性模型、泊松比与物理试验宏观力学参数靠近，当数值模拟实验得到的宏观力学参数与物理试验宏观力学参数之间误差较小时，则此时对应的微观力学参数即是所求的微观力学参数。目前一般采用试错法不断调整颗粒流微观力学参数使数值模拟计算的宏观力学参数与物理实验宏观力学参数不断接近，当其误差量小于某一值时，则停止调试。采用试错法主要依赖于试验者对颗粒流软件掌握的熟练程度，且调试过程中存在一定的盲目性，同时获取好的微观力学参数具有较大的偶然性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种算法简单、收敛速度好的颗粒流微观力学参数反演方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种颗粒流微观力学参数反演方法，包括以下步骤：

步骤一：通过物理实验获取岩石物理实验宏观力学参数；

步骤二：基于物理宏观力学参数反演出颗粒流微观力学参数；

步骤三：通过数值模拟计算获取数值模拟宏观力学参数；

步骤四：采用模拟退火算法调整颗粒流微观力学参数，使得数值模拟计算宏观力学参数与物理实验宏观力学参数不断接近，当数值模拟宏观力学参数与物理实验宏观力学参数之间的误差小于10％时，则此时对应的颗粒流微观力学参数则是所需要确定的微观力学参数。

上述颗粒流微观力学参数反演方法，所述步骤一中，物理实验宏观力学参数包括单轴抗压强度UCS_experimental、弹性模量E_experimental、泊松比v_experimental。

上述颗粒流微观力学参数反演方法，所述步骤二中，颗粒流微观力学参数包括颗粒密度ρ、颗粒最大半径与最小半径比值R_max/R_min、颗粒最小半径R_min、颗粒接触刚度E_c、颗粒法向刚度与切向刚度比值k_n/k_s、平行连接刚度平行连接法向刚度与切向刚度比值颗粒摩擦系数μ、平行连接法向刚度平均值σ_c-mean、平行连接法向刚度方差σ_c-std、平行连接剪切刚度平均值τ_c-mean、平行连接剪切刚度方差τ_c-std。

上述颗粒流微观力学参数反演方法，所述步骤三中，将步骤二所得到的流微观力学参数开展数值模拟计算，并获取该组微观力学参数所对应的数值模拟宏观力学参数，即单轴抗压强度UCS_numerical、弹性模量E_numerical、泊松比v_numerical。

上述颗粒流微观力学参数反演方法，所述步骤四中，采用模拟退火算法调整颗粒流微观力学参数的具体步骤为：