[发明专利]一种CA与LBM结合的碎屑流模拟方法、系统及设备

权利要求书

1.一种CA与LBM结合的碎屑流模拟方法，其特征在于，包括：

基于数字高程模型确定初始滑动体；

将所述初始滑动体输入至元胞自动机CA模型，基于差值最小化算法分析发生滑坡后碎屑流运动过程中的流深；所述流深包括刮铲过程和堆积过程；

将所述初始滑动体输入至格子玻尔兹曼LBM模型，基于玻尔兹曼模拟方法分析发生滑坡后碎屑流运动过程中的流速和流向；

根据所述流深、所述流速和所述流向模拟碎屑流运动全过程。

2.根据权利要求1所述的CA与LBM结合的碎屑流模拟方法，其特征在于，将所述初始滑动体输入至元胞自动机CA模型，基于差值最小化算法分析发生滑坡后碎屑流运动过程中的流深，具体包括：

基于CA模型，根据转换规则将所述初始滑动体中的物源体积分布至细胞内；

基于差值最小化算法，根据细胞内的物源体积模拟发生滑坡后碎屑流运动过程中的刮铲过程和堆积过程。

3.根据权利要求1所述的CA与LBM结合的碎屑流模拟方法，其特征在于，将所述初始滑动体输入至格子玻尔兹曼LBM模型，基于玻尔兹曼模拟方法分析发生滑坡后碎屑流运动过程中的流速和流向，具体包括：

基于LBM模型确定每一步迭代运动的流速分布矩阵；

根据所述流速分布矩阵生成流速分布图；所述流速分布图用于模拟发生滑坡后碎屑流运动过程中的流速；

将每一步迭代运动所涉及到的范围模拟发生滑坡后碎屑流运动过程中的流向。

4.根据权利要求1所述的CA与LBM结合的碎屑流模拟方法，其特征在于，将所述初始滑动体输入至格子玻尔兹曼LBM模型，基于玻尔兹曼模拟方法分析发生滑坡后碎屑流运动过程中的流速和流向，具体包括：

利用公式分析发生滑坡后碎屑流运动过程中的流速和流向；

其中，为时刻每个速度方向上的虚拟粒子分布情况，为每个速度方向上的虚拟粒子分布情况，x为空间位置，为速度方向，i为速度方向序号，t为时间，为时间步长，为松弛时间，为流场平衡状态。

5.一种CA与LBM结合的碎屑流模拟系统，其特征在于，包括：

初始滑动体确定模块，用于基于数字高程模型确定初始滑动体；

刮铲过程和堆积过程分析模块，用于将所述初始滑动体输入至元胞自动机CA模型，基于差值最小化算法分析发生滑坡后碎屑流运动过程中的流深；所述流深包括刮铲过程和堆积过程；

流速和流向分析模块，用于将所述初始滑动体输入至格子玻尔兹曼LBM模型，基于玻尔兹曼模拟方法分析发生滑坡后碎屑流运动过程中的流速和流向；

碎屑流运动全过程模拟模块，用于根据所述流深、所述流速和所述流向模拟碎屑流运动全过程。

6.根据权利要求5所述的CA与LBM结合的碎屑流模拟系统，其特征在于，所述刮铲过程和堆积过程分析模块具体包括：

物源体积分布单元，用于基于CA模型，根据转换规则将所述初始滑动体中的物源体积分布至细胞内；

刮铲过程和堆积过程分析单元，用于基于差值最小化算法，根据细胞内的物源体积模拟发生滑坡后碎屑流运动过程中的刮铲过程和堆积过程。

7.根据权利要求5所述的CA与LBM结合的碎屑流模拟系统，其特征在于，所述流速和流向分析模块具体包括：

流速分布矩阵确定单元，用于基于LBM模型确定每一步迭代运动的流速分布矩阵；

流速分布图生成单元，用于根据所述流速分布矩阵生成流速分布图；所述流速分布图用于模拟发生滑坡后碎屑流运动过程中的流速；

流向模拟单元，用于将每一步迭代运动所涉及到的范围模拟发生滑坡后碎屑流运动过程中的流向。

8.根据权利要求5所述的CA与LBM结合的碎屑流模拟系统，其特征在于，所述流速和流向分析模块具体包括：

流速和流向分析单元，用于利用公式分析发生滑坡后碎屑流运动过程中的流速和流向；

其中，为时刻每个速度方向上的虚拟粒子分布情况，为每个速度方向上的虚拟粒子分布情况，x为空间位置，为速度方向，i为速度方向序号，t为时间，为时间步长，为松弛时间，为流场平衡状态。