正弦阵风作用下的三维风沙流数值模拟
发布时间：2021-07-09 00:51
阵风是大气边界层湍流风场的一种重要表现形式,研究阵风作用下风沙运动规律对于了解野外风沙输运过程是至关重要的。鉴于以往数值研究大多没有针对阵风作用下风沙流的展向输运特征展开分析,本文以三维可压缩大涡模拟为基础,研究了不同振幅和频率的正弦阵风作用下三维风沙流的发展过程及运动规律。沙粒运动模拟采用拉格朗日粒子追踪方法,同时考虑了粒-床碰撞过程以及颗粒与流场的耦合效应。本论文所研究内容如下:首先设定在平均风速为6.46m/s、振幅为1m/s,计算出在此条件下风场变化周期分别为4.0s、6.0s、10.0s时的输沙率,并与Butterfield在同条件下的风洞实验数据对比验证后表明,风洞环境下的实验测量结果与数值模拟结果吻合良好,建立的ARPS大涡模拟模型能够较好用于非稳态来流作用下的风沙运动过程的研究;然后在给定平均风速,给定振幅的条件下,分别模拟几组不同周期条件下的风沙输运结果。结果显示,周期大于1s的正弦风场下的输沙率基本呈现出周期性的变化规律;通过分析周期对输沙率及风场与输沙率之间的相位差等宏观统计量的影响,发现在正弦阵风作用下,平均输沙率随周期的增大而减小,同时输沙率与阵风波形的相位差...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土地沙漠化及沙尘暴所引发的灾害
受荒漠化的威胁（图 1-2）；约有 9 亿人正在面临荒漠化带来的危害（吴正，1987），每年由于土地荒漠化带来的灾害而导致的各国财政年收入减少已经高达 400 多亿美元。同时，由于土地荒漠化而导致的生态难民增加及粮食大幅减产等诸多严重问题，也给灾区及受灾周边区域带来了间接的经济损失和社会影响。全世界有超过 20 亿人口正遭受土地荒漠化带来的直接影响，另外有近 12 亿人面临荒漠化的带来的威胁，这其中包括中东难民以及非洲撒哈拉以南区域的贫困人口。到本世纪中叶之前如果仍不采取有效的荒漠化治理措施，所带来的经济损失将急剧上升，将有额外 15 亿人口因此而受到影响。亚洲和非洲是全世界土地荒漠化现象最严重的地区。在非洲约有45%的土地和4.9亿人口正在受到荒漠化带来的威胁。根据联合国环境规划署（UNEP）数据资料，过去 50 年间非洲 36 个国家面临旱地土地退化，也就是荒漠化的威胁。在亚洲因土地荒漠化而影响的人口已经超过了 50%，在亚欧大陆东南部及中亚地区荒漠化现象更为严重。从受荒漠化影响的人口分布情况来看，亚洲也是世界上受荒漠化影响的人口分布最集中的地区。有超过 65%的旱地受到荒漠化的影响，这其中包括了 30 多亿 hm2的土地，占全球陆地面积 25%。
图 1-3 中国北部沙漠及荒漠化土地分布图 图 1-4 中国荒漠化土地现状图例如在 1993 年，我国西北部地区遭受到一次严重的沙尘暴灾害，此次灾造成的直接经济损失近 60 亿元。受此沙尘暴的影响土地总面积超过 100 多万方千米，危及到了西北地区四个省、近 20 个地市的 1200 多万人。在此次沙尘当中，百姓伤亡上千，损失牲畜数十万只，农田几十万公顷，另外草牧场及基设施、供电线路、铁路和公路等都毁为一旦。我国土地荒漠化和沙化状况之严重保护与治理任务之艰巨，成为我国最为严重的生态问题。1.2 研究现状在自然界中，由多种物质（其中至少一项为流体）组成的流动称之为多相流两相流是其中较为常见的一种形式。两相流的运动种类很多，不仅有和单相流样区分为层流和湍流之外，还能跟据两相物质的含量比（称之相比）、两相界分布的特征、流体的流动速度、以及流场几何条件区别流体运动的形态。根据
本文编号：3272672
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土地沙漠化及沙尘暴所引发的灾害
受荒漠化的威胁（图 1-2）；约有 9 亿人正在面临荒漠化带来的危害（吴正，1987），每年由于土地荒漠化带来的灾害而导致的各国财政年收入减少已经高达 400 多亿美元。同时，由于土地荒漠化而导致的生态难民增加及粮食大幅减产等诸多严重问题，也给灾区及受灾周边区域带来了间接的经济损失和社会影响。全世界有超过 20 亿人口正遭受土地荒漠化带来的直接影响，另外有近 12 亿人面临荒漠化的带来的威胁，这其中包括中东难民以及非洲撒哈拉以南区域的贫困人口。到本世纪中叶之前如果仍不采取有效的荒漠化治理措施，所带来的经济损失将急剧上升，将有额外 15 亿人口因此而受到影响。亚洲和非洲是全世界土地荒漠化现象最严重的地区。在非洲约有45%的土地和4.9亿人口正在受到荒漠化带来的威胁。根据联合国环境规划署（UNEP）数据资料，过去 50 年间非洲 36 个国家面临旱地土地退化，也就是荒漠化的威胁。在亚洲因土地荒漠化而影响的人口已经超过了 50%，在亚欧大陆东南部及中亚地区荒漠化现象更为严重。从受荒漠化影响的人口分布情况来看，亚洲也是世界上受荒漠化影响的人口分布最集中的地区。有超过 65%的旱地受到荒漠化的影响，这其中包括了 30 多亿 hm2的土地，占全球陆地面积 25%。
图 1-3 中国北部沙漠及荒漠化土地分布图 图 1-4 中国荒漠化土地现状图例如在 1993 年，我国西北部地区遭受到一次严重的沙尘暴灾害，此次灾造成的直接经济损失近 60 亿元。受此沙尘暴的影响土地总面积超过 100 多万方千米，危及到了西北地区四个省、近 20 个地市的 1200 多万人。在此次沙尘当中，百姓伤亡上千，损失牲畜数十万只，农田几十万公顷，另外草牧场及基设施、供电线路、铁路和公路等都毁为一旦。我国土地荒漠化和沙化状况之严重保护与治理任务之艰巨，成为我国最为严重的生态问题。1.2 研究现状在自然界中，由多种物质（其中至少一项为流体）组成的流动称之为多相流两相流是其中较为常见的一种形式。两相流的运动种类很多，不仅有和单相流样区分为层流和湍流之外，还能跟据两相物质的含量比（称之相比）、两相界分布的特征、流体的流动速度、以及流场几何条件区别流体运动的形态。根据
本文编号：3272672
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3272672.html
