陣風是大氣邊界層湍流風場的一種重要表現(xiàn)形式,研究陣風作用下風沙運動規(guī)律對于了解野外風沙輸運過程是至關重要的。鑒于以往數(shù)值研究大多沒有針對陣風作用下風沙流的展向輸運特征展開分析,本文以三維可壓縮大渦模擬為基礎,研究了不同振幅和頻率的正弦陣風作用下三維風沙流的發(fā)展過程及運動規(guī)律。沙粒運動模擬采用拉格朗日粒子追蹤方法,同時考慮了粒-床碰撞過程以及顆粒與流場的耦合效應。本論文所研究內容如下:首先設定在平均風速為6.46m/s、振幅為1m/s,計算出在此條件下風場變化周期分別為4.0s、6.0s、10.0s時的輸沙率,并與Butterfield在同條件下的風洞實驗數(shù)據(jù)對比驗證后表明,風洞環(huán)境下的實驗測量結果與數(shù)值模擬結果吻合良好,建立的ARPS大渦模擬模型能夠較好用于非穩(wěn)態(tài)來流作用下的風沙運動過程的研究;然后在給定平均風速,給定振幅的條件下,分別模擬幾組不同周期條件下的風沙輸運結果。結果顯示,周期大于1s的正弦風場下的輸沙率基本呈現(xiàn)出周期性的變化規(guī)律;通過分析周期對輸沙率及風場與輸沙率之間的相位差等宏觀統(tǒng)計量的影響,發(fā)現(xiàn)在正弦陣風作用下,平均輸沙率隨周期的增大而減小,同時輸沙率與陣風波形的相位差... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

土地沙漠化及沙塵暴所引發(fā)的災害

受荒漠化的威脅（圖 1-2）；約有 9 億人正在面臨荒漠化帶來的危害（吳正，1987），每年由于土地荒漠化帶來的災害而導致的各國財政年收入減少已經(jīng)高達 400 多億美元。同時，由于土地荒漠化而導致的生態(tài)難民增加及糧食大幅減產(chǎn)等諸多嚴重問題，也給災區(qū)及受災周邊區(qū)域帶來了間接的經(jīng)濟損失和社會影響。全世界有超過 20 億人口正遭受土地荒漠化帶來的直接影響，另外有近 12 億人面臨荒漠化的帶來的威脅，這其中包括中東難民以及非洲撒哈拉以南區(qū)域的貧困人口。到本世紀中葉之前如果仍不采取有效的荒漠化治理措施，所帶來的經(jīng)濟損失將急劇上升，將有額外 15 億人口因此而受到影響。亞洲和非洲是全世界土地荒漠化現(xiàn)象最嚴重的地區(qū)。在非洲約有45%的土地和4.9億人口正在受到荒漠化帶來的威脅。根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）數(shù)據(jù)資料，過去 50 年間非洲 36 個國家面臨旱地土地退化，也就是荒漠化的威脅。在亞洲因土地荒漠化而影響的人口已經(jīng)超過了 50%，在亞歐大陸東南部及中亞地區(qū)荒漠化現(xiàn)象更為嚴重。從受荒漠化影響的人口分布情況來看，亞洲也是世界上受荒漠化影響的人口分布最集中的地區(qū)。有超過 65%的旱地受到荒漠化的影響，這其中包括了 30 多億 hm2的土地，占全球陸地面積 25%。

圖 1-3 中國北部沙漠及荒漠化土地分布圖 圖 1-4 中國荒漠化土地現(xiàn)狀圖例如在 1993 年，我國西北部地區(qū)遭受到一次嚴重的沙塵暴災害，此次災造成的直接經(jīng)濟損失近 60 億元。受此沙塵暴的影響土地總面積超過 100 多萬方千米，危及到了西北地區(qū)四個省、近 20 個地市的 1200 多萬人。在此次沙塵當中，百姓傷亡上千，損失牲畜數(shù)十萬只，農田幾十萬公頃，另外草牧場及基設施、供電線路、鐵路和公路等都毀為一旦。我國土地荒漠化和沙化狀況之嚴重保護與治理任務之艱巨，成為我國最為嚴重的生態(tài)問題。1.2 研究現(xiàn)狀在自然界中，由多種物質（其中至少一項為流體）組成的流動稱之為多相流兩相流是其中較為常見的一種形式。兩相流的運動種類很多，不僅有和單相流樣區(qū)分為層流和湍流之外，還能跟據(jù)兩相物質的含量比（稱之相比）、兩相界分布的特征、流體的流動速度、以及流場幾何條件區(qū)別流體運動的形態(tài)。根據(jù)


本文編號：3272672