基于CFD-DEM耦合的土壤渗透性数值分析

基于计算流体动力学与离散元(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,结合土壤入渗试验,进行土壤渗透系数随土层深度变化的研究.试验结果表明,随着入渗过程的持续,3、6、9 cm土柱渗透系数分别由0.0080、0.0110、0.0075 mm/s逐渐降低.在液固耦合模型中,通过计算流体动力学(CFD)设置流体相参数,离散元(DEM)模拟土壤颗粒固体相,得出渗流速率与土层深度的定量变化关系式为y=ax2+bx+c(y为渗流速率;x为土层深度;a为常数,等于-0.07886;b为常数,等于-0.00867;c为常数,等于0.09296).通过方差分析对模型拟合的回归性方程进行验证,得到相关系数R2=0.9503,校正决定系数R2adj=0.99977,都接近于1,表明拟合性好.