基于CFD-DEM方法的离散多块石入水-沉降-触底过程数值模拟

来源：振动与冲击杂志2025年第8期北京时间：

作者：常姝琪，及春宁cnji，曹永华,,,5，岳长喜,,,5

单位：1.天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津300350；2.中交天津港湾工程研究院有限公司,天津300222；3.港口岩土工程技术交通行业重点实验室,天津300222；4.天津市港口岩土工程技术重点实验室,天津300222；5.天津市水下隧道建设与运维技术企业重点实验室,天津300461

摘要：结合有限元离散元方法（finite-discrete element method,FDEM），对计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）软件FLOW-3D进行二次开发，建立了基于CFD-DEM方法的流固耦合模型，模拟了多块石入水、沉降以及触底的动力过程，分析了不同块石等效直径、形状和入水速度对触底速度和反力的影响。研究发现：块石入水后速度迅速减小，并逐渐趋于定值，随后做动态平衡沉降运动，直至与底面发生碰撞。块石抛填的触底速度随等效直径的增大而增大，不同等效直径下球形块石触底速度绝对值最大，其次是纺锤形块石，最小为圆盘形块石。最大触底反力也随等效直径的增大而增大，成非线性关系，通过拟合得到了触底反力的经验公式。显著性分析结果表明，块石等效直径对触底反力影响最大，其次是块石形状，最小为入水速度。<br>

关键词：块石抛填；触底速度；触底反力；联合有限元离散元；流固耦合；