基于格子Boltzmann方法的颗粒流多尺度建模与分析

复杂颗粒流动在自然界和生产生活中广泛存在，目前常用离散单元法（DEM）对颗粒流的动力学行为进行精细化模拟。在大尺度颗粒流数值模拟中，连续介质模型通过对颗粒流建立拟流体本构关系，避免DEM中对每个颗粒的建模，使计算复杂度降低的同时实现了对大尺度颗粒流问题的宏观近似。本报告介绍将颗粒流视为粘塑性拟流体并应用至格子Boltzmann方法（LBM）中的计算框架。重点探讨密集颗粒流$\mu(I)$流变关系在LBM中的实现，及边界粗糙度对颗粒流动性的影响。对比分析DEM与LBM颗粒柱坍塌数值模拟结果，初步验证了基于格子Boltzmann方法对颗粒流进行多尺度建模与分析的可行性。相关成果有望为碎屑流等山地灾害的防灾减灾提供技术支持。