不同穩(wěn)定度下風沙兩相流若干動力學問題研究.pdf

1、本文針對當前風沙物理學和土壤風蝕研究中人們所關注的一些物理量：空氣動力學粗糙度，風沙兩相流中的風速廓線，沙粒躍移軌跡及其速度，床面起沙率及輸沙率隨高度分布規(guī)律等物理量，采用微觀研究與宏觀研究相結合的方法，推導了不同類型地表空氣動力學粗糙度與大氣穩(wěn)定度變化關系的理論模型，建立了不同大氣層結穩(wěn)定度條件下風沙躍移運動的理論模型，通過對該模型的數(shù)值求解，初步得到以下結論： (1)裸露固定沙質床面、戈壁風蝕面以及植被覆蓋面的空氣動力學粗糙

2、度不僅與粗糙元的性質，零平面位移高度，邊界層外的參考風速及其地面摩阻速度大小有關，而且還受大氣層結穩(wěn)定度的影響。 (2)大氣層結穩(wěn)定度通過熱力因子控制湍流強度，進而影響傳輸?shù)綒?固界面上“無滑移”層的動量，導致粗糙度發(fā)生改變。不穩(wěn)定層結下的空氣動力學粗糙度較中性層結穩(wěn)定度時小，且層結越不穩(wěn)定，二者之間的差值越大；反之，穩(wěn)定層結下的空氣動力學粗糙度大于中性層結時的粗糙度，層結越穩(wěn)定，粗糙度越大。 (3)靜電力對沙粒躍移軌跡

3、、風速廓線以及風沙流結構都有強烈影響。當沙粒帶正電荷時，其躍移長度和高度都較沙粒不帶電情形大，反之，沙粒帶負電荷時，其躍移長度和高度都較沙粒不帶電情形時的小。 (4)Magnus力對沙粒躍移軌跡以及風沙流中的風速廓線也有很顯著的影響，且隨著沙粒初始旋轉速度的增大這種影響作用越強。 (5)非中性層結情形的風沙運動大大不同于中性時的風沙運動。如風沙運動達到平衡所需時間，風沙流結構，沙粒躍移軌跡及其運動速度。 (6)摩