风沙流中沙粒流体起动判定条件的研究

发布时间：2022-01-15 21:33

　　风沙流的演化过程一直以来都是众多学者所关心的问题。由于风沙流的特殊性,在实验研究中其观测结果往往受到实验设备和周围环境的影响,从而限制了人们对风沙流的认识。所以仅仅通过实验往往很难给出风沙流演化过程的一些定量结果,常要结合数值模拟和理论分析来对风沙流的演化过程进行预测。在风沙流演化过程的预测中,地表沙粒起动的判定是影响预测结果的一个重要因素。已有沙粒流体起动一般是通过平均风速或瞬时风速与临界起动风速进行对比来判断是否满足流体起动条件的。本文结合已有的工作提出了一种根据冲量来预测床面沙粒流体起动的新方法,该方法主要是通过判断风速大于临界风速时间段内流场作用的总冲量是否大于沙粒启动的临界冲量来进行判定的。如果总冲量大于临界冲量则床面沙粒起动,反之,则沙粒不能起动。同时,从理论上对比了该方法与已有方法对沙粒流体起动判定结果的影响。通过对风沙流中滚动起动和起跃起动模型的分析,我们认为当平均风速小于临界风速时,采用平均风速进行判断则会低估床面起跳沙粒数量,采用瞬时风速进行判断则会高估床面起跳沙粒数量；当平均风速大于临界风速时,采用平均风速和瞬时风速进行判断都会高估床面起跳沙粒数量。最后,本文把该... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 研究现状
    1.3 论文研究内容
第二章 冲量判定沙粒流体起动的方法
    2.1 沙粒受风场作用模型
    2.2 临界力与临界风速的计算
        2.2.1 临界拖曳力与其对应的临界风速
        2.2.2 临界升力与其对应的临界风速
    2.3 临界冲量的计算
        2.3.1 滚动起动模型中的临界冲量
        2.3.2 跃移起动模型中的临界冲量
    2.4 床面沙粒起动的判断方法
    2.5 小结
第三章 风沙流的数值模拟
    3.1 基本公式与程序简介
        3.1.1 流场的基本方程
        3.1.2 沙粒的运动方程
        3.1.3 沙粒的流体起动
        3.1.4 沙粒与床面的碰撞
        3.1.5 初始条件与边界条件
        3.1.6 输沙率的计算公式
        3.1.7 计算程序简介
    3.2 输沙率计算结果的对比与分析
        3.2.1 输沙率的计算结果
        3.2.2 不同计算条件下输沙率的高估率
        3.2.3 不同计算条件下的迟滞时间
    3.3 小结
第四章 结束语
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]粉尘释放和沉积机制的研究进展[J]. 黄宁,辜艳丹.  地球科学进展. 2009(11)
[2]风沙运动研究中的若干关键力学问题[J]. 郑晓静,周又和.  力学与实践. 2003(02)
[3]沙粒起动风速研究[J]. 戚隆溪,董飞,陈强,王柏懿.  力学与实践. 2001(04)

博士论文
[1]非定常风场中的风沙流演化过程研究[D]. 王萍.兰州大学 2011



本文编号：3591357