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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于SPH-DEM耦合与多相流理论的基础冲刷流-固-土耦合仿真方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115795986B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-27发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211417631.4，技术领域涉及：G06F30/25；该发明授权一种基于SPH-DEM耦合与多相流理论的基础冲刷流-固-土耦合仿真方法是由熊文;张嵘钊设计研发完成，并于2022-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于SPH-DEM耦合与多相流理论的基础冲刷流-固-土耦合仿真方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于SPH‑DEM耦合与多相流理论的基础冲刷流‑固‑土耦合仿真方法，包括构建粒子模型，基于多相流理论设定流体粒子及床沙粒子，基于DEM理论设定刚体粒子；基于流‑固耦合理论修正流体控制方程，进行流体粒子的控制求解；基于牛顿第二定律并引入流‑固耦合力，进行DEM刚体粒子的控制求解；基于泥沙颗粒Shield准则，引入流‑土、土‑固耦合力修正泥沙起动模型，进行基础冲刷控制求解；完成一个时间步长，进入下一次循环；本发明通过基于SPH‑DEM耦合及多相流理论的二次开发，引入多种结构、状态模型，可实现基础冲刷流‑固‑土耦合的精细化数值模拟。

本发明授权一种基于SPH-DEM耦合与多相流理论的基础冲刷流-固-土耦合仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种基于SPH-DEM耦合与多相流理论的基础冲刷流-固-土耦合仿真方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，构建粒子模型，基于多相流理论设定流体粒子及床沙粒子，基于DEM理论设定刚体粒子；具体步骤如下： 步骤1.1、基于多相流基本原理，分别构建流体粒子模型与土体粒子模型，流体粒子模型设定为牛顿流体，土体粒子模型设定为非牛顿流体，基于HBP模型，确定土体粘度； ， 其中，为模型材料屈服应力，为流体应变率张量的第二不变量，m为应力指数增长系数，为水体粘度，n为与剪切应力相关的幂； 步骤1.2、引入DP屈服准则，计算具体材料屈服应力； 步骤1.3、将步骤1.2所得具体材料屈服应力代入步骤1.1所述土体粘度计算公式，替换模型材料屈服应力，确立土体粘度计算模型； 步骤1.4、基于DEM理论设定刚体粒子，确立刚体粒子间法向接触刚度、法向接触阻尼γn、切向接触刚度以及切向接触阻尼γt； 步骤1.5、基于步骤1.4所得刚体粒子间法向接触刚度、法向接触阻尼γn、切向接触刚度以及切向接触阻尼γt，计算法向接触力Fn及切向接触力Ft； 步骤2，基于步骤1所得粒子模型，引入流-固耦合理论修正流体控制方程，进行流体粒子的控制求解，具体步骤为： 步骤2.1，引入粒子流固耦合力Ffs，修正流体动量守恒方程； 步骤2.2，基于SPH算法的核函数理论，给出步骤2.1所得流体动量守恒方程的离散形式： ， 其中，为哈密顿算子，下标表示中心粒子，下标表示邻域粒子，为以a粒子为检索中心的核函数，和分别表示中心粒子和邻域粒子的位置矢量，为粒子间距与平滑长度的比值，为光滑长度； 为运动粘度； 为流体SPS应力矢量； 分别为刚体粒子s在核函数半径内搜索的流体粒子的质量与压力； 为刚体粒子等效质量和压力，；其余变量同上； 步骤3，基于步骤1所得粒子模型，结合牛顿第二定律，考虑步骤2所得粒子流固耦合力Ffs，修正刚体粒子控制方程并求解：刚体粒子控制方程修正为： ， 其中，ma、va分别为刚体粒子a的质量和速度矢量，G为刚体粒子a的重力矢量，其余符号同上； 步骤4，基于步骤1所得粒子模型，引入泥沙颗粒Shield准则，考虑步骤1所得流-土耦合力、步骤2所得固-土耦合力修正泥沙起动模型，进行基础冲刷控制求解；具体步骤如下： 步骤4.1、基于步骤2动量方程获得流体粒子速度u，引入Einstein对数流速分布公式，计算土体粒子所受流体切应力； 步骤4.2、基于步骤1.1所得土体粒子粘度模型，引入泥沙颗粒Shield准则，计算泥沙起动临界应力； 步骤4.3、基于步骤4.2所得泥沙起动临界应力，引入步骤2所得粒子流固耦合力Ffs,计算考虑外加荷载及边坡效应的修正泥沙起动临界应力； 步骤4.4、基于步骤4.1所得流体切应力及步骤4.3所得修正泥沙起动临界应力判断泥沙粒子起动状态，若满足，则将代入步骤1.1所述公式，替换屈服应力，更新床沙粒子粘度以作为推移质粒子，不满足条件则按步骤1.2至步骤1.3处理； 步骤4.5、根据步骤4.4所得推移质粒子，引入Mastbergen公式计算推移质转化悬疑质临界流速，若满足流体粒子流速u,则转化为悬疑质粒子，并计算等效粘度替换床沙粒子粘度，若不满足条件，则不予处理； 步骤4.6、根据步骤4.5所得悬疑质粒子，引入Mastbergen公式，计算悬疑质转化推移质临界流速，若满足粒子实际流速u，则转化为推移质粒子，并按步骤4.4处理，若不满足条件，则不予处理； 步骤5，重复步骤1至步骤4，直至求解完成。

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