锯齿形拖拽体的沙泳运动离散元模拟研究

郭鸿1,2，陈茜1，李军1，骆亚生2，胡海军2

(1.陕西理工学院 土木工程与建筑学院， 陕西 汉中 723000；2.西北农林科技大学 水利与建筑工程学院， 陕西 杨凌 712100)

[摘要]为了探索锯齿形拖拽体在颗粒中平动运动时所受阻力和升力的变化规律，利用颗粒离散元数值模拟的方法，对不同的锯齿倾角、侵入深度、运动速度以及边界条件情况下的拖拽体进行了比较全面的分析研究。结果表明，锯齿倾角越大，阻力和升力越大，侵入深度越大和速度越大，阻力越大。最后，建立了拖拽阻力的建议公式，实际归一化结果表明，锯齿倾角一定时，就可以确定相应参数，进而表达不同拖拽速度和不同侵入深度时的拖拽阻力。

[关键词]颗粒流；沙泳；拖拽阻力和升力

[文章编号]1673-2944(2015)05-0036-05

[中图分类号]TU443

收稿日期：2015-03-15

基金项目：国家自然科学基金资助项目(51178392，51409220)；陕西省教育厅科学研究计划项目(15JK1117)

作者简介：郭鸿(1984—)，男，陕西省长武县人，陕西理工学院讲师，博士，主要研究方向为岩土力学离散元数字模拟。

全侵入型拖拽体在颗粒中的运动叫作沙泳，其运动情况十分复杂。在平动运动情况下，阻力和升力是重点考虑的问题。全侵入型拖拽问题中最典型的属于沙泳问题。由于沙泳问题的复杂性，近年来引起了广大研究者的重视[1-3]。沙泳问题的应用范围十分广阔：在物理领域内，纯力学作用机制需要深入研究[4-7]；在生物学领域，沙漠生物的运动以及仿生学对其要求也比较迫切[8]；……