在大氣表面層中的湍流運(yùn)動(dòng)具有較強(qiáng)的脈動(dòng)性。近期的一些研究表明在大氣表面層中存在大尺度/超大尺度的湍流相干結(jié)構(gòu),其對(duì)大氣表面層湍動(dòng)能和雷諾應(yīng)力有著重要的貢獻(xiàn)。而且,大氣表面層湍流運(yùn)動(dòng)對(duì)于熱量、動(dòng)量和物質(zhì)的輸運(yùn)都有著重要的影響。但是,現(xiàn)有的風(fēng)沙流模型和粉塵輸運(yùn)模型都不能很好的體現(xiàn)實(shí)際大氣表面層中的湍流運(yùn)動(dòng)。為此,本學(xué)位論文基于野外觀測數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)有的風(fēng)沙流和粉塵輸運(yùn)模型進(jìn)行了改進(jìn),即,將大氣表面層湍流運(yùn)動(dòng)引入到模型中。具體思路為:1)基于對(duì)不同尺度湍流運(yùn)動(dòng)的表征實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣表面層流向和垂向風(fēng)速的預(yù)測（表征參數(shù)根據(jù)野外觀測數(shù)據(jù)確定）,從而構(gòu)建出二維風(fēng)速脈動(dòng)場;2)將二維風(fēng)速脈動(dòng)引入到風(fēng)沙流模型的沙粒躍移的子過程中,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)考慮湍流的風(fēng)沙流的模擬;3)將二維風(fēng)速脈動(dòng)引入到粉塵輸運(yùn)模型的粉塵顆粒運(yùn)動(dòng)方程中,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)考慮湍流的粉塵輸運(yùn)的預(yù)測。應(yīng)用改進(jìn)后的模型對(duì)風(fēng)沙流統(tǒng)計(jì)性質(zhì)和粉塵輸運(yùn)性質(zhì)開展了研究。得到的主要結(jié)果有:1)模型預(yù)測結(jié)果與已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好的吻合,這說明本論文改進(jìn)的模型是有效的;2)單寬輸沙率、平均躍移高度、平均躍移長度這些物理量的均值在考慮湍流前后相對(duì)誤差大于20%。而且,對(duì)于單寬輸沙... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)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)】：167 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

拍自青土湖實(shí)驗(yàn)觀測場地（QLOA，QingtuLakeObservationArray）周邊的沙漠地表

1-2 澳大利亞 Murray River 上空的塵云。引自 Shao（2008）也存在極大的危害，由風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的粉塵排放是氣間接地影響大氣輻射平衡，從而影響全球氣候變化，許多對(duì)人類健康和環(huán)境構(gòu)成威脅的污染物，包括金屬o,2008；Prospero et al.,1999；O’Hara et al.,2000），導(dǎo) 所示。而嚴(yán)重沙塵暴事件，甚至可能會(huì)威脅到人類的損失。據(jù)報(bào)道（Yabuki et al.,2002）在北京嚴(yán)重沙塵度高達(dá) 5-10 mg/m-3。而在塵埃源附近，粉塵濃度可超 18 日至 24 日發(fā)生的東北亞沙塵暴造成了中國北部和例如機(jī)場和學(xué)校的關(guān)閉）。在 2002 年 10 月 21 日至 2沙塵暴，其中一些沿海城市（例如布里斯班）測量的Chan et al.,2005）。此外，風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)如果發(fā)生在農(nóng)業(yè)區(qū)在風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)事件發(fā)生期間，粒徑較小的土壤顆粒會(huì)被由于它們富含營養(yǎng)和有機(jī)物質(zhì)，留下較粗糙且較不肥

位論文 基于多尺度湍流運(yùn)動(dòng)重構(gòu)的風(fēng)沙流模擬及粉塵7；Beard and Heymsfield,1988；Malcolm and Raupach,1垂直擴(kuò)散速度比值（Hunt and Weber,1979；Cervone an96； Ni o et al.,2003）、平均軌跡長度（Anderson,1987運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行分類。例如，以沉降末速度與流體的垂直的模式劃分：懸移（比值遠(yuǎn)小于 0.12（Gillette and Iao et al.,1996）或者 1.0 （Cervone and Scott,1995），躍）。需要注意的是，這里幾個(gè)輸運(yùn)方式并不是獨(dú)立的，和粒徑概率密度分布發(fā)生變化的，每個(gè)模式連續(xù)變換到些方案之間的粒徑的劃分僅僅是近似的，并不等同。在占沙塵暴期間總沙通量的 75%以上，并且通常會(huì)引發(fā)其浮方式前行的粉塵的排放和以蠕動(dòng)方式前行的大粒徑程在風(fēng)沙運(yùn)輸過程中起著重要作用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Gusty wind disturbances and large-scale turbulent structures in the neutral atmospheric surface layer[J]. HaiHua Gu,GuoHua Wang,Wei Zhu,XiaoJing Zheng.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(11)



本文編號(hào)：3518485