發(fā)布時(shí)間：2017-04-02 03:02

  本文關(guān)鍵詞：火星風(fēng)沙流發(fā)展演化的數(shù)值研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：火星風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)對(duì)當(dāng)前火星地表演化過(guò)程和大氣輻射有著重要的影響。所以,對(duì)于火星風(fēng)沙流的深入認(rèn)識(shí)將有助于人們對(duì)火星地表和大氣過(guò)往歷史的認(rèn)識(shí)和未來(lái)發(fā)展演化的預(yù)測(cè),也將為其他星球上的風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)研究提供借鑒和研究范例。本學(xué)位論文首次提出了一個(gè)沙粒起跳初值不依賴實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)分布規(guī)律、可實(shí)時(shí)反映風(fēng)沙流演化、且適用于不同環(huán)境的風(fēng)沙流模型。相比于現(xiàn)有的風(fēng)沙流模型,該模型具有以下三點(diǎn)創(chuàng)新:1)將考慮沖擊參數(shù)(速度和角度)對(duì)沙粒碰撞后速度恢復(fù)系數(shù)影響的粒-床隨機(jī)碰撞模型引入到風(fēng)沙流模型中,從而實(shí)現(xiàn)了沙粒起跳參數(shù)(速度和角度)的求解;2)考慮到風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)中沙粒躍移速度與角度的關(guān)聯(lián),采用了角度-速度依賴的條件概率統(tǒng)計(jì);3)采用了包含來(lái)流風(fēng)速、大氣密度和粘性以及粒徑的凈風(fēng)場(chǎng)中地表動(dòng)力粗糙度表征。在地球條件下,本文模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的比較表明:要實(shí)現(xiàn)風(fēng)沙流演化過(guò)程的定量預(yù)測(cè)需要真實(shí)地、實(shí)時(shí)地給出起跳參數(shù)而不應(yīng)采用經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的起跳參數(shù)。應(yīng)用新建立的模型本論文進(jìn)行了以下研究:1)首次分析了火星和地球風(fēng)沙流中風(fēng)速相關(guān)特征量(風(fēng)速廓線、空氣和沙粒剪切力以及動(dòng)力粗糙度)和逆流向躍移運(yùn)動(dòng)在不同來(lái)流風(fēng)速和粒徑時(shí)隨時(shí)間的發(fā)展演化過(guò)程;2)詳細(xì)地討論了來(lái)流風(fēng)速和粒徑不同時(shí)火星和地球風(fēng)沙流中沙粒躍移速度、軌跡和輸沙率等隨時(shí)間的發(fā)展演化過(guò)程,并與已有火星研究結(jié)果進(jìn)行了比較。本論文首次揭示了火星和地球起跳和沖擊速度分布定性上的差異、火星壁面剪切力隨來(lái)流風(fēng)速增大出現(xiàn)的反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象、火星上有著比地球更高比例的逆流向躍移運(yùn)動(dòng)、火星和地球上(中等及更大粒徑沙粒)沖擊角度隨來(lái)流風(fēng)速增加而增大的規(guī)律;給出了火星和地球穩(wěn)定風(fēng)沙流中的沖擊啟動(dòng)臨界風(fēng)速、Bagnold focus所在的高度及該高度處對(duì)應(yīng)的風(fēng)速、動(dòng)力粗糙度和躍移單寬輸沙率的統(tǒng)一表征形式;發(fā)現(xiàn)除起跳角度外粒徑對(duì)風(fēng)沙流中各物理量都影響顯著,但兩個(gè)星球上的平均起跳角度近似相等,隨環(huán)境參數(shù)變化不顯著。此外,本論文的研究說(shuō)明合理描述粒-床碰撞過(guò)程是準(zhǔn)確模擬風(fēng)沙流的關(guān)鍵。
【關(guān)鍵詞】：火星 風(fēng)沙流 粒床隨機(jī)碰撞 沖擊啟動(dòng)臨界風(fēng)速 Bagnold focus 壁面剪切力 動(dòng)力粗糙度 水平躍移速度 沖擊速度 沖擊角度 起跳速度 起跳角度 躍移長(zhǎng)度 躍移高度 逆流向躍移 飽和時(shí)間 輸沙率
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P185.3
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-40
• 1.1 研究背景及意義9-18
• 1.1.1 火星的觀測(cè)簡(jiǎn)史10-13
• 1.1.2 火星上的沙塵暴、沙丘和沙波紋13-17
• 1.1.3 研究火星風(fēng)沙流的意義17-18
• 1.2 研究進(jìn)展18-38
• 1.2.1 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)18-21
• 1.2.2 理論推導(dǎo)21-27
• 1.2.3 數(shù)值模擬27-37
• 1.2.4 存在的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題37-38
• 1.3 本論文的主要工作38-40
• 第二章 包含粒床碰撞顆粒尺度解析解的風(fēng)沙流模型40-62
• 2.1 風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述40-43
• 2.1.1 穩(wěn)定來(lái)流風(fēng)場(chǎng)控制方程與沙粒運(yùn)動(dòng)控制方程40-42
• 2.1.2 風(fēng)場(chǎng)和沙粒運(yùn)動(dòng)的初邊值條件42-43
• 2.2 風(fēng)沙流模型的改進(jìn)43-50
• 2.2.1 粒床碰撞顆粒尺度解析解44-49
• 2.2.2 風(fēng)沙流中躍移沙粒起跳分布的統(tǒng)計(jì)49-50
• 2.2.3 凈風(fēng)場(chǎng)下壁面粗糙度的表征50
• 2.3 風(fēng)沙流模擬過(guò)程50-53
• 2.4 模型參數(shù)53-54
• 2.5 風(fēng)沙流模型的驗(yàn)證54-60
• 2.5.1 風(fēng)沙流隨時(shí)間的演化過(guò)程54-55
• 2.5.2 沖擊啟動(dòng)臨界風(fēng)速55-56
• 2.5.3 風(fēng)沙流中的風(fēng)速廓線以及Bagnold focus56-57
• 2.5.4 風(fēng)沙流中的動(dòng)力粗糙度57-58
• 2.5.5 單寬輸沙率隨來(lái)流風(fēng)速的變化58-59
• 2.5.6 躍移沙粒的水平和垂向起跳速度分布59
• 2.5.7 風(fēng)沙流中的沙粒起跳角度分布59-60
• 2.6 本章小結(jié)60-62
• 第三章 火星風(fēng)沙流中的風(fēng)速特征量及其隨時(shí)間的演化62-86
• 3.1 火星風(fēng)沙流沖擊啟動(dòng)臨界風(fēng)速62-66
• 3.2 火星風(fēng)沙流風(fēng)速廓線及Bagnold focus66-72
• 3.3 火星風(fēng)沙流空氣剪切力72-77
• 3.4 火星風(fēng)沙流動(dòng)力粗糙度77-83
• 3.5 本章小結(jié)83-86
• 第四章 火星風(fēng)沙流中的沙粒躍移速度和角度及其隨時(shí)間的演化86-113
• 4.1 火星風(fēng)沙流中水平躍移速度及其沿高度的分布86-92
• 4.2 火星風(fēng)沙流中躍移沙粒的沖擊速度92-98
• 4.3 火星風(fēng)沙流中躍移沙粒的沖擊角度98-103
• 4.4 火星風(fēng)沙流中躍移沙粒的起跳速度103-108
• 4.5 火星風(fēng)沙流中躍移沙粒的起跳角度108-111
• 4.6 本章小結(jié)111-113
• 第五章 火星風(fēng)沙流中的沙粒躍移軌跡和輸沙率及其隨時(shí)間的演化113-135
• 5.1 火星風(fēng)沙流中沙粒的躍移長(zhǎng)度113-119
• 5.2 火星風(fēng)沙流中沙粒的躍移高度119-122
• 5.3 火星風(fēng)沙流中躍移沙粒的逆流向運(yùn)動(dòng)122-126
• 5.4 火星風(fēng)沙流中的輸沙率126-133
• 5.5 本章小結(jié)133-135
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)135-137
• 參考文獻(xiàn)137-149
• 在學(xué)期間的研究成果149-150
• 致謝150

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳子q

本文編號(hào)：281738