不同穩(wěn)定度下風(fēng)沙兩相流若干動(dòng)力學(xué)問題研究.pdf

1、本文針對當(dāng)前風(fēng)沙物理學(xué)和土壤風(fēng)蝕研究中人們所關(guān)注的一些物理量：空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度，風(fēng)沙兩相流中的風(fēng)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(jié)合的方法，推導(dǎo)了不同類型地表空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度與大氣穩(wěn)定度變化關(guān)系的理論模型，建立了不同大氣層結(jié)穩(wěn)定度條件下風(fēng)沙躍移運(yùn)動(dòng)的理論模型，通過對該模型的數(shù)值求解，初步得到以下結(jié)論： (1)裸露固定沙質(zhì)床面、戈壁風(fēng)蝕面以及植被覆蓋面的空氣動(dòng)力學(xué)粗糙

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

3、、風(fēng)速廓線以及風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)都有強(qiáng)烈影響。當(dāng)沙粒帶正電荷時(shí)，其躍移長度和高度都較沙粒不帶電情形大，反之，沙粒帶負(fù)電荷時(shí)，其躍移長度和高度都較沙粒不帶電情形時(shí)的小。 (4)Magnus力對沙粒躍移軌跡以及風(fēng)沙流中的風(fēng)速廓線也有很顯著的影響，且隨著沙粒初始旋轉(zhuǎn)速度的增大這種影響作用越強(qiáng)。 (5)非中性層結(jié)情形的風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)大大不同于中性時(shí)的風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)。如風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡所需時(shí)間，風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)，沙粒躍移軌跡及其運(yùn)動(dòng)速度。 (6)摩