【摘要】：沙塵暴是在土壤高度沙化地區(qū)出現(xiàn)的特殊災(zāi)害現(xiàn)象,其形成需滿足充足沙源、強(qiáng)勁風(fēng)力和不穩(wěn)定大氣環(huán)流等三個(gè)要素。然而,沙塵暴的動(dòng)力條件的成因和沙塵壁鋒面形態(tài)與下?lián)舯┝鲉误w的動(dòng)力結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。因此,掌握下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)特征為研究沙塵暴奠定了理論基礎(chǔ)。當(dāng)前,對(duì)沙塵暴的研究普遍是使用氣象觀測(cè)方法來探討其成因分析和動(dòng)力機(jī)制,而針對(duì)沙塵暴的動(dòng)力條件,即下?lián)舯┝鲉误w產(chǎn)生的地面強(qiáng)風(fēng)的數(shù)值模擬較少。本文主要通過數(shù)值模擬研究穩(wěn)態(tài)三維下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)特性,探討了下?lián)舯┝黠L(fēng)剖面特征,對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證,并討論了不同射流參數(shù):入口速度V_(jet)、出流高度H和傾角?對(duì)雷暴沖擊風(fēng)流場(chǎng)特征的影響。主要研究內(nèi)容包括以下幾部分:1.詳細(xì)介紹了下?lián)舯┝髁鲌?chǎng)的基本控制方程,介紹了相應(yīng)的湍流封閉模型,并選定SST k-?作為本文的湍流封閉模型,介紹了近壁面的處理方式。2.首先,將計(jì)算結(jié)果與Chay等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性和可行性。另外,得出下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)具有四個(gè)風(fēng)剖面,結(jié)果表明其水平風(fēng)速在接近地面一定高度內(nèi)達(dá)到峰值風(fēng)速,后隨高度增加呈減小的特征,并且與指數(shù)分布的大氣邊界層風(fēng)剖面截然不同。3.在以上基礎(chǔ)上,討論了入口速度V_(jet)、出流高度H和傾角?等不同參數(shù)對(duì)下?lián)舯┝鞯娘L(fēng)剖面的影響。研究表明:入口速度V_(jet)對(duì)水平風(fēng)速的豎向風(fēng)剖面的影響較小;出流高度H與傾角?對(duì)水平風(fēng)速豎向風(fēng)剖面的影響較為顯著。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P425.55
【圖文】：

研究背景及意義我國西北地區(qū)地處多個(gè)沙漠附近且植被稀少、降雨少、春秋季節(jié)氣溫高與西伯利亞冷高壓形成極大壓差，冷鋒過境時(shí)容易引發(fā)沙塵暴。在大力發(fā)的環(huán)境下，造成了大量生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞，荒漠化和環(huán)境污染引起了人泛關(guān)注。自 20 世紀(jì)以來，我國土地沙化日趨嚴(yán)重且沙漠化增加的速度呈趨勢(shì)。風(fēng)沙災(zāi)害造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和慘重的人員傷亡、易對(duì)人類健康造、遲滯國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廣泛受到人們的關(guān)注，如 1-1 所示。沙塵暴是發(fā)生在土壤高度沙化地區(qū)出現(xiàn)的特殊災(zāi)害現(xiàn)象，伴隨著黃沙漫天地暗、空氣混濁能見度低的天氣現(xiàn)象[1]。我們根據(jù)沙塵暴發(fā)生時(shí)的能見塵暴分為三個(gè)等級(jí)[2]：能見度處于 500~1000m 范圍內(nèi)時(shí)為沙塵暴；能見度50~500m 范圍內(nèi)時(shí)為強(qiáng)沙塵暴；能見度小于 50m 時(shí)為特強(qiáng)沙塵暴，俗稱黑Zheng 和 Huang 等人[3-9]通過長期的風(fēng)洞試驗(yàn)、野外觀測(cè)、理論研究和數(shù)等手段，從基本力學(xué)行為出發(fā)，對(duì)近地層風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的形成和發(fā)展過程展開的研究，取得了很大的研究進(jìn)展，進(jìn)一步豐富了風(fēng)沙物理學(xué)的研究內(nèi)容治沙工程提供了重要的理論依據(jù)。

圖 1-2 沙墻剖面示意圖動(dòng)力條件進(jìn)行研究，認(rèn)為颮線是導(dǎo)致沙近產(chǎn)生的強(qiáng)風(fēng)是沙塵暴發(fā)生的基本驅(qū)強(qiáng)對(duì)流是沙塵暴形成的主要誘因。趙光下?lián)舯┝魉a(chǎn)生的地面大風(fēng)是強(qiáng)沙塵數(shù)據(jù)對(duì) 2013 年 7 月 30 日發(fā)生在河西表明在下?lián)舯┝髯饔孟滤a(chǎn)生的地表大

圖 1-3 颮線天氣系統(tǒng)剖面示意圖[29]風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的研究，其顆粒運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力條件普遍是使用的，然而在下?lián)舯┝骰蝻R線等在近地表產(chǎn)生的風(fēng)廓線條關(guān)研究則非常少。因此，以研究下?lián)舯┝鲉误w流場(chǎng)特征和沙塵暴有著重大的意義。本文主要通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模 大型計(jì)算軟件來研究引發(fā)沙塵暴大風(fēng)——下?lián)舯┝�，�?chǎng)特征，以及探討不同射流參數(shù)對(duì)流場(chǎng)中風(fēng)速廓線的影塵壁在不斷的移動(dòng)，且沙塵壁的鋒面與下?lián)舯┝鲝较蝻L(fēng)相似處，所以研究下?lián)舯┝黠L(fēng)場(chǎng)的特征對(duì)后期推斷沙墻以上研究作為基礎(chǔ)，為后續(xù)模擬下?lián)舯┝餍纬傻拇箫L(fēng)，進(jìn)而詳細(xì)研究下?lián)舯┝饕痫L(fēng)沙流結(jié)構(gòu)、風(fēng)沙輸運(yùn)以的發(fā)生機(jī)理提供參考。明確掌握下?lián)舯┝髟诮乇懋a(chǎn)生，繼而可以通過這種風(fēng)速廓線進(jìn)一步研究風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)、濃度等，為防沙治沙工程的預(yù)防和治理提供新的解決方

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2801535