卡拉贝利工程区风沙运动及数值模拟研究

发布时间：2017-04-26 05:06

  本文关键词：卡拉贝利工程区风沙运动及数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：干旱地区大规模的水利枢纽工程建设会破坏原生稳定地表,产生大量的弃土,成为产生风蚀的沙源,在大风作用下对生态环境造成不利影响。为了掌握弃土场周围风蚀特点,为其风蚀防治提供理论基础。论文以水利工程建设弃土区为研究对象,采用统计分析与数值模拟的方法,研究了卡拉贝利工程区弃土场周围风沙运移规律。研究结果如下：(1)原地貌临界起沙风速和地表粗糙度均大于弃土场。(2)原地貌不同高度风速和风速脉动在时间序列上变化复杂,且具有显著的一致性。风速脉动幅度随风速增强而增大,随高度增加而增大。风速脉动概率分布符合高斯分布。(3)各测点输沙量随高度增加而减少,随风速增加而增大；弃土场在输沙量、风蚀物粒径分布上和原地貌差异显著；弃土场沿风场方向输沙量存在明显的变化过程,但不同位置的同一高度相比,其输沙量百分比相差不大。(4)距离弃土场越远,流场受弃土场影响较小,流动基本处于自由发展状态；距离弃土场越近,受弃土场影响程度越显著。坡后4m处左右,存在气流突增区；背风坡后2H-3H范围为主要风速减小区；坡后37m左右风速降至最低值,之后沿流向气流开始恢复增速,4H-12H为气流恢复区,12H之后贴地层趋于稳定。(5)气流经过弃土场表面不同位置时,其气流特征的显著变化,影响了床面上风沙流的运动特征。迎风坡肩风速始终高于同一高度各断面风速,坡肩处附近沙粒浓度低。背风侧风速减小范围明显大于迎风坡,其沉积范围也大于迎风侧。背风坡0-1H处为主要沉降区。
【关键词】：风蚀 弃土场 输沙量 Fluent 数值模拟
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV632;S157.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 引言9-19
• 1.1 选题背景和意义9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 国内外风蚀研究概况10-11
• 1.3 风沙流结构及数值模拟研究现状11-13
• 1.4 研究内容和技术路线13-14
• 1.4.1 研究内容13
• 1.4.2 技术路线13-14
• 1.5 研究方法14-19
• 1.5.1 试验点介绍14-15
• 1.5.2 主要仪器及使用方法15-17
• 1.5.3 风蚀的测定17-18
• 1.5.4 风速测定18
• 1.5.5 数据处理18-19
• 2 研究区概况19-23
• 2.1 卡拉贝利工程概况19
• 2.2 研究区自然概况19-22
• 2.2.1 位置和地质地貌19-20
• 2.2.2 气象气候20-21
• 2.2.3 土壤21
• 2.2.4 水文21
• 2.2.5 植被21-22
• 2.3 研究区社会经济概况22-23
• 3 风蚀参数及风况分析23-31
• 3.1 风蚀参数23-24
• 3.1.1 临界起沙风速23
• 3.1.2 空气动力学粗糙度23-24
• 3.2 风况分析24-30
• 3.2.1 不同月份起沙风特点24-26
• 3.2.2 戈壁地表野外风速脉动特征26-30
• 3.3 本章小结30-31
• 4 风沙流结构特征31-41
• 4.1 输沙量随高度的变化31-33
• 4.1.1 原地貌输沙量随高度的变化31-32
• 4.1.2 弃土场和原地貌不同高度输沙量百分比对比分析32-33
• 4.2 弃土场上方及背风侧输沙量沿程变化特点33-37
• 4.2.1 弃土场上方输沙量沿程变化情况33-35
• 4.2.2 输沙率的变化35-36
• 4.2.3 弃土场下风向输沙量的沿程变化特点36-37
• 4.3 风沙流中不同高度风蚀物粒径特征37-40
• 4.3.1 不同粒径组沙粒输沙量与高度的关系38-39
• 4.3.2 不同粒径组沙粒输沙量百分比随高度变化39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 5 风沙运动数值模拟41-51
• 5.1 欧拉双流体模型及湍流模型41-42
• 5.1.1 欧拉双流体模型41-42
• 5.1.2 湍流模型42
• 5.2 模型区域和网格划分42-43
• 5.2.1 模型区域42-43
• 5.2.2 网格划分43
• 5.3 边界条件设定与求解方法43-44
• 5.3.1 边界条件43-44
• 5.3.2 求解方法44
• 5.4 结果与分析44-50
• 5.4.1 弃土场周围风速流场的特征44-48
• 5.4.2 弃土场周围输沙情况分析48-50
• 5.5 本章小结50-51
• 6 结论51-52
• 参考文献52-56
• 个人简介56-57
• 导师简介57-58
• 致谢58

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