多孔介质森林模型中流场分布特征的研究

发布时间：2021-10-10 06:49

　　沙漠化问题越来越严重,对人类的生产生活造成了严重影响。土壤风蚀和沙尘暴的直观表现是风沙运动,地表植被能够有效地降低风速,减小地表剪切力,还能够阻挡部分颗粒输移;另一方面,地表植被可以固定土壤,保护土壤颗粒不被风力移动,从而降低风沙运动强度、减少土壤风蚀。因此,我们有必要对地表植被内部及其周围的流场特征进行研究,从而为防风治沙提供一定的理论支持。本文利用FLUENT软件数值模拟了风场以及粉尘穿过森林时的流场分布特征。1.首先介绍了多孔介质模型的基本理论,利用体积平均法对时均N-S方程进行空间平均,得到风场控制方程,给出了模型中计算参数的选取;然后推导了欧拉双流体模型的基本理论,给出了控制方程中计算参数的选取;2.把森林部分看作是均匀的多孔介质区域,利用FLUENT中的多孔介质模型,数值模拟了风场穿过森林时的风场分布特征,并与前人的实验结果和数值模拟结果作比较,结果基本吻合,从而验证了森林多孔介质模型的正确性。森林的阻风效果十分明显,在森林冠层位置,沿流场方向10m长度内风速减小了10.48%,50m内风速降低了27.21%;风场进入森林后,湍流强度在森林高度以下湍流强度先是增大,然后慢慢... 

【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】：51 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状与进展
        1.2.1 风沙运动的研究现状与进展
        1.2.2 地表植被特性的研究现状与进展
        1.2.3 多孔介质理论的研究现状与进展
        1.2.4 多相流模型研究现状与进展
    1.3 本文的主要内容
第二章 基本理论模型
    2.1 多孔介质基本理论
    2.2 欧拉双流体模型基本理论
    2.3 本章小结
第三章 风场穿越多孔介质森林模型的分布特征研究
    3.1 数值计算模型
        3.1.1 几何模型与网格单元划分
        3.1.2 边界条件
        3.1.3 计算模型选择
    3.2 阻力系数的选取与设置
    3.3 风场穿过森林时的风场特征
    3.4 风场穿出森林时的风场特征
    3.5 本章小结
第四章 粉尘穿越森林时流场分布特征
    4.1 数值计算模型
    4.2 入口条件
    4.3 粉尘穿越森林时流场分布特征
        4.3.1 颗粒粒径为 50μm流场分布特征
        4.3.2 不同颗粒粒径下的流场分布特征
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3427868