基于SPH的风沙流结构动力学特性研究
发布时间：2021-06-13 11:55
人们对自然环境的破坏使得土地荒漠化不断加剧,土地荒漠化引发的风沙灾害对人们的日常生产生活造成了严重危害,如何有效地治理沙害成为人类亟待解决的问题。风沙流结构是指风沙通量在空间中的分布,其作为描述风沙运动规律的一个重要内容,可以为科学制定防沙治沙措施提供关键理论指导,因而研究风沙流结构具有重要意义。风沙流作为一种包括气体相和沙粒相两种物质在内的两相流,气体裹挟沙粒输移,为运动提供能量,同时沙粒对气流具有反作用,改变原有的气流场,两者相互作用,构成了风沙流这一物理运动。本文使用光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics:SPH）方法将风沙流的气体相和沙粒相均离散为SPH粒子,建立了风沙相互耦合的运动模型,模拟了风沙运动过程。风沙两相的受力机制是对风沙运动模拟的基础,文中在分析了风沙两相在运动过程的受力情况后建立了其运动方程,建立了两相间的耦合关系,并使用SPH方法对其离散化。针对风沙流中的不同物质使用不同的光滑长度,使沙粒对风的反馈作用纳入到计算过程中,同时考虑到沙粒之间的相互碰撞,建立了沙粒间的碰撞模型。讨论了在使用SPH方法对风沙流进行建模时,诸...
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风沙造成的沙埋现象
得使用高斯函数作为光滑函数的计算量巨大。2RdWRhe （ ，） （其中 d 代表维度，在不同维度下，d 的取值为： h121 1 / ，1 2 3231 /h 。（2）钟形函数[28]： 31 3 1 , 1( , ) , =0, >1dR R RW x x h W R hR （该函数是由 Lucy 在 1977 年提出的，其中 d 代表空间维数（ d 1,2,3，下2 32 3 5 4 h , 5 h , 105 16 h；R 为 x 和 x 两颗粒子之间的距离 x x h。
图 2-2 钟形函数作为光滑函数（3）Monaghan 和 Lattanzio 于 1985 年提出了 B-样条光滑函数[29]： 2 332 3 2, 0 1, = 2 6, 1 20, 2dR R RW R h R RR （其中：2 31 2 3 1 h , 15 7 h , 3 2 h。这是 SPH 方法中应用最广泛数。（4）Morris 提出了四次和五次样条函数[30]。四次样条函数为： 4 4 44 442.5 5 1.5 10 0.5 , 0 0.52.5 5 1.5 , 0.5 1.5, =2.5 , 1.5 2.50, 2.5dR R R RR R RW R hR RR （
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SPH方法的风沙流中沙粒速度分布数值计算[J]. 金阿芳,买买提明·艾尼,胡国玉,熊敏,马小晶. 干旱区研究. 2018(01)
[2]风沙物理学进展及其在沙漠化防治中的应用[J]. 刘世增,徐先英,詹科杰. 科技导报. 2017(03)
[3]基于SPH方法的沙粒流体起跳风速的研究[J]. 金阿芳,买买提明·艾尼,胡国玉,牟阳阳. 工程力学. 2014(09)
[4]稳态风场下的沙粒运动规律[J]. 罗生虎,武建军. 湖南科技大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]风速脉动对跃移运动的影响[J]. 崔军强,武生智. 兰州大学学报(自然科学版). 2013(05)
[6]风沙流中沙粒拖曳力系数研究[J]. 曹晞雍,谢莉. 中国沙漠. 2011(03)
[7]沙粒跃移运动的数值模拟[J]. 马高生,郑晓静. 计算力学学报. 2008(S1)
[8]风沙运动的力学机理研究[J]. 郑晓静. 科技导报. 2007(14)
[9]中国风沙物理研究五十年（Ⅰ）[J]. 董治宝. 中国沙漠. 2005(03)
[10]光滑粒子法中的一种新的核函数[J]. 张刚明,王肖钧,胡秀章,周钟. 爆炸与冲击. 2003(03)
博士论文
[1]风沙流中近地表沙粒运动的实验以及理论预测[D]. 段绍臻.兰州大学 2013
[2]风沙流结构的实验与数值研究[D]. 罗生虎.兰州大学 2012
硕士论文
[1]SPH方法研究及在多相流中的应用[D]. 徐丞君.中国科学技术大学 2018
[2]基于SPH方法的流体边界处理的研究[D]. 殷竞存.合肥工业大学 2018
[3]风沙流中沙粒流体起动判定条件的研究[D]. 李政.兰州大学 2014
本文编号：3227452
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
风沙造成的沙埋现象
得使用高斯函数作为光滑函数的计算量巨大。2RdWRhe （ ，） （其中 d 代表维度，在不同维度下，d 的取值为： h121 1 / ，1 2 3231 /h 。（2）钟形函数[28]： 31 3 1 , 1( , ) , =0, >1dR R RW x x h W R hR （该函数是由 Lucy 在 1977 年提出的，其中 d 代表空间维数（ d 1,2,3，下2 32 3 5 4 h , 5 h , 105 16 h；R 为 x 和 x 两颗粒子之间的距离 x x h。
图 2-2 钟形函数作为光滑函数（3）Monaghan 和 Lattanzio 于 1985 年提出了 B-样条光滑函数[29]： 2 332 3 2, 0 1, = 2 6, 1 20, 2dR R RW R h R RR （其中：2 31 2 3 1 h , 15 7 h , 3 2 h。这是 SPH 方法中应用最广泛数。（4）Morris 提出了四次和五次样条函数[30]。四次样条函数为： 4 4 44 442.5 5 1.5 10 0.5 , 0 0.52.5 5 1.5 , 0.5 1.5, =2.5 , 1.5 2.50, 2.5dR R R RR R RW R hR RR （
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SPH方法的风沙流中沙粒速度分布数值计算[J]. 金阿芳,买买提明·艾尼,胡国玉,熊敏,马小晶. 干旱区研究. 2018(01)
[2]风沙物理学进展及其在沙漠化防治中的应用[J]. 刘世增,徐先英,詹科杰. 科技导报. 2017(03)
[3]基于SPH方法的沙粒流体起跳风速的研究[J]. 金阿芳,买买提明·艾尼,胡国玉,牟阳阳. 工程力学. 2014(09)
[4]稳态风场下的沙粒运动规律[J]. 罗生虎,武建军. 湖南科技大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]风速脉动对跃移运动的影响[J]. 崔军强,武生智. 兰州大学学报(自然科学版). 2013(05)
[6]风沙流中沙粒拖曳力系数研究[J]. 曹晞雍,谢莉. 中国沙漠. 2011(03)
[7]沙粒跃移运动的数值模拟[J]. 马高生,郑晓静. 计算力学学报. 2008(S1)
[8]风沙运动的力学机理研究[J]. 郑晓静. 科技导报. 2007(14)
[9]中国风沙物理研究五十年（Ⅰ）[J]. 董治宝. 中国沙漠. 2005(03)
[10]光滑粒子法中的一种新的核函数[J]. 张刚明,王肖钧,胡秀章,周钟. 爆炸与冲击. 2003(03)
博士论文
[1]风沙流中近地表沙粒运动的实验以及理论预测[D]. 段绍臻.兰州大学 2013
[2]风沙流结构的实验与数值研究[D]. 罗生虎.兰州大学 2012
硕士论文
[1]SPH方法研究及在多相流中的应用[D]. 徐丞君.中国科学技术大学 2018
[2]基于SPH方法的流体边界处理的研究[D]. 殷竞存.合肥工业大学 2018
[3]风沙流中沙粒流体起动判定条件的研究[D]. 李政.兰州大学 2014
本文编号：3227452
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