天然沙颗粒—床碰撞起跃特性的实验测量研究

发布时间：2020-05-07 19:32

【摘要】：沙粒与床面的相互作用是研究沙粒跃移运动的一个关键问题。通过实验来得到的沙粒起跃特性及分布函数对于帮助我们了解沙粒与床面的相互运动有着重要意义。以往的实验大多采取大粒径的替代材料来模拟沙粒进行粒-床碰撞实验并得到了许多有价值的结果,但仍然不能准确反映自然界天然的沙尘颗粒与床面的碰撞过程。为研究不规则、小粒径的天然沙粒与沙床的碰撞过程及沙粒的起跃特性,我们设计了能够调节发射天然沙粒速度与角度的粒子发射器。通过粒子发射器得到天然沙粒在与床面碰撞后的起跃特性及分布函数。主要结果如下:1.反弹颗粒保持着冲击时大部分能量,其速度与冲击速度在同一量级。反弹颗粒的反弹角度在0度到165度之间变化,但主要集中于10度到50度之间,随着冲击速度的增加而减小、随着冲击角度的增加而增加,反弹角度满足对数正态分布。反弹颗粒的速度与冲击速度的比值从0.02到0.78之间变化,主要集中于0.1-0.6之间,随着冲击速度的增加而增加、随着冲击角度的增加而减小,其分布满足正态分布。反弹颗粒垂直方向的速度与冲击颗粒垂直方向的速度的比值从0到1.33之间变化,主要集中于0.05到0.45之间,与合速度比值情况是一致的:随着冲击速度增加而增加、随着冲击角度的增加而减少,分布满足正态分布。水平方向的情况与垂直方向、合速度的情况是一致的。2.溅射颗粒持有冲击时的少部分能力,其速度比冲击速度低一个量级。溅射角度分布在0-180度之间,其平均数集中分布于10-100度之间,随着冲击速度、冲击角度的增加而增加,与反弹角度类似,溅射角度在不同冲击角度区间段内,冲击速度的影响方式不同,其分布满足对数正态分布。溅射颗粒的溅射速度从0m/s到1.9m/s之间变化,主要集中于0.1m/s到0.6m/s之间,随着冲击速度的增加而增加、随着冲击角度的增加而减少,其分布满足对数正态分布。溅射颗粒垂直方向上的溅射速度从0m/s到1.4m/s之间分布,主要集中于0m/s到0.4m/s,与合速度具有相同的规律:随着冲击速度的增加而增加、随着冲击角度的增加而减少。3.溅起颗粒数(包含反弹颗粒)分布从0到17个之间,0个表征冲击颗粒撞击床面后不仅没有溅起颗粒,自身也不再反弹,为床面所吸收。溅起颗粒数主要集中于1到6个之间。随着冲击速度的增大而增大、随着冲击角度的增大而减小。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P425.55

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本文编号：2653448