RAMMS软件中使用什么摩擦模型?

2018-01-08

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RAMMS采用Voellmy流体摩擦模型。该模型将摩擦阻力分为两部分:与正应力成比例的干库仑型摩擦力(系数 μ)和速度平方阻力(系数 ξ)。摩擦阻力S(Pa)为

公式1.png


其中 ρ是流密度,g是重力加速度, φ是倾斜角,H是流高,U是流速。该模型已广泛应用于模拟群众运动,尤其是雪崩。Voellmy模型已用于瑞士 很长一段时间,并提供了一组校准参数。

Cohesion   凝聚

从1.6.20版开始,基本的Voellmy方程已修改为包括内聚力:

公式2.png


其中C是流动材料的内聚力。与标准的Mohr-Coulomb类型关系不同,此公式可确保当N → 0和U → 0 都为S →0。这会增加剪切应力,从而导致雪崩或碎屑流更早地停止,具体取决于C的值。
该公式是通过使用滑雪进行滑槽实验(Platzer等人,2007aPlatzer等人,2007b)以及使用艾尔格拉本(VS)中的泥石流进行的实际规模实验建立的。雪有不同粘结性取决于雪温。湿雪崩具有更高的内聚力值;干雪雪崩的凝聚力值较低。
内聚力可以帮助减少在跳动区中的虚假数值扩散,从而使沉积区的轮廓更加清晰。
内聚值(单位帕斯卡)可以在“运行模拟” 窗口的“ Mu / Xi”选项卡中输入。推荐值可在以下找到:

·        雪崩,干雪:0-100Pa

·        雪崩,湿雪:100-300Pa

·        泥石流:0-2000 Pa

请谨慎使用内聚值!

Curvature   曲率

从版本1.6.20开始,法向力N现在包括由地形曲率产生的离心力。我们使用Fischer等人提出的方法(2012这是专为RAMMS开发的。离心加速度ƒ是雪崩速度和地形曲率的函数。加速度是根据

公式3.png


其中μ是向量μ=(u,v),由x和y方向上的雪崩速度组成。矩阵K描述了在所有方向上的轨迹曲率,包括轨迹“扭曲”。然后离心力是

公式4.png


它被加到法向力N上。通常,这会增加摩擦力,从而导致雪崩在曲折扭曲的流路中减速。一旦水流离开沟渠,它就可以改变沉积的位置。曲率可以通过菜单“帮助→高级…   →曲率” 来激活/禁用   。



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