中山大學馬會環獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中山大學申請的專利一種水底管道局部沖刷地貌分析方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115062519B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210800013.1,技術領域涉及:G06F30/23;該發明授權一種水底管道局部沖刷地貌分析方法是由馬會環;李博恩設計研發完成,并于2022-07-06向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種水底管道局部沖刷地貌分析方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種水底管道局部沖刷地貌分析方法,該方法包括:獲取待測水底管道局部砂床參數與流場參數并進行模型構建,得到離散元模型和計算流體力學模型;設置離散元模型和計算流體力學模型的邊界條件;基于邊界條件耦合離散元模型和計算流體力學模型進行數值模擬實驗,得到模擬沖刷地貌結果。通過使用本發明,能夠解決現有沖刷分析方法經驗性強、無法反映顆粒實際運動情況的問題。本發明作為一種水底管道局部沖刷地貌分析方法,可廣泛應用于海岸動力學技術領域。
本發明授權一種水底管道局部沖刷地貌分析方法在權利要求書中公布了:1.一種水底管道局部沖刷地貌分析方法,其特征在于,包括以下步驟: 獲取待測水底管道局部砂床參數與流場參數并進行模型構建,得到離散元模型和計算流體力學模型; 設置離散元模型和計算流體力學模型的邊界條件; 基于邊界條件耦合離散元模型和計算流體力學模型進行數值模擬實驗,得到模擬沖刷地貌結果; 其中,離散元模型的邊界條件包括: 判斷到水流流速小于預設閾值,設置為固定邊界條件; 判斷到水流流速大于預設閾值,在水流方向上設置為周期邊界條件,其它方向設置為固定邊界條件; 計算流體力學模型邊界條件包括:除去顆粒離散元模型的位置,其余的砂床位置設置為無滑移壁面邊界條件,流場頂部設置為對稱邊界條件,來流入口處設置為速度入口邊界條件,出口設置為壓力出口邊界條件; 所述基于邊界條件耦合離散元模型和計算流體力學模型進行數值模擬實驗,得到模擬沖刷地貌結果這一步驟,具體包括: 獲取待測水底管道周圍空間的幾何尺寸并使用有限體積法對流場域進行離散,構造計算流體力學計算網格; 獲取流場狀態并輸入離散元模型進行計算,得到顆粒狀態; 其中,流場狀態包括流場的壓強和流速,顆粒狀態包括顆粒位移、速度和加速度;在離散元模型的計算過程中,首先獲取顆粒材料密度和顆粒粒徑,確定計算步長,然后每隔一個時間步長對流場中的所有顆粒進行一次掃描,計算每一個顆粒所受的合力、速度、角速度以及位置,當顆粒處于接觸狀態時,先計算出某個顆粒的法向疊加量和切向疊加量的大小,再求出合力的大小,使用沖量方程計算出一個時間步長后該顆粒的速度和位置;再根據顆粒所受的切向力,應用動量矩方程求出一個時間步長后顆粒的角速度,由此在一個時間步長內可以求出流場中所有顆粒的運動情況和受力情況,求出在一段時間內所有顆粒的運動軌跡; 將顆粒狀態輸入計算流體力學模型進行計算,根據顆粒在有限體積法網格中的占比計算流場狀態并更新結果; 將更新后的結果輸入離散元模型進行重復迭代直至設定時間停止計算,得到沖刷地貌結果。
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