管涌和流砂是土力学中最常出现的两个破坏形式,管涌的概念是由于水力差,细颗粒会从粗颗粒形成的土骨架中运动的现象。这种现象应该没有比颗粒流更加好的模拟方式了,在PFC中直接可以生成不同级配的颗粒,然后固定住粗颗粒形成土骨架,在土样中添加流场便可以进行管涌的计算了。
管涌算例分为三个文件,第一个文件是成样,在区域中形成指定粒径的颗粒,如图所示,其中红色颗粒为粗颗粒,绿色颗粒为细颗粒,平衡后会比较均匀的分布在区域内。
第二个文件是加流体网格,并设定流速,为了加快计算速度,这里流速设定了5m/s,后面可以将这个速度降低,算的更加精确一点。同时将粗颗粒固定住,这样流速对粗颗粒不会有影响。
第三个文件是启动计算了,这里面设定了一些记录的参数。首先生成了测量圆记录孔隙率的变化,这里设定了五个测量圆进行计算。
这里还是使用了我之前没用过的东西,trace,可以称为迹,这个可以反映颗粒的运动轨迹,具体的操作过程可以看一下代码。
首先是颗粒的运动图
这里介绍一个比较实用的后处理方法,可以显示颗粒的中心点位置,这样中心距离大的就是粗颗粒,距离小的就是细颗粒,这样可以比较直观的看见模型中不同粒径颗粒的分布。
第三个是迹的用法,这里记录试样中两个颗粒随着管涌发生而产生的运动轨迹。图中的颜色代表颗粒的速度,可以看出颗粒体现出绕行的轨迹。
当然,随着管涌的发生,前端孔隙率增大,后面孔隙率减小也是必然的。
代码位置(见附件)