风沙流中高速粒子群轨迹形成规律的研究

发布时间：2020-06-22 04:34

【摘要】：揭示风沙流中粒子群的运动规律对土地的风蚀和沙尘暴的预报控制有着重要的参考价值。为了获得具有更长运动轨迹沙粒运动参数的统计特征,揭示高速粒子群轨迹形成规律的原因,本文在沙风洞中通过改进的高速摄影测试系统,对水平拍摄视野200 mm范围内的4种不同沙样的低速和高速粒子的运动轨迹进行了长焦拍摄。使用Motion Studio图像处理软件对拍摄的图像进行人工识别和判读,对所得的跃移粒子轨迹坐标数据进行统计处理,获得跃移粒子的瞬时速度、加速度、跃距、时间等运动参数,分析和还原跃移粒子的运动轨迹。结果表明:(1)在粒子的整个运动阶段,水平方向上,沙粒的水平速度值呈增大趋势,粒径越大,xv起与xv入越小;xv入/xv起的值大于2,粒径增大,比值也会相应增大。在垂直方向上,沙粒的速度先减小后增大;yu入/yu起的值小于1;yu起的大小与粒径无关。(2)在粒子空中飞行过程中,上升阶段和下降阶段水平位移和垂直位移随时间变化符合二次函数,表明气流的拖曳力及与粒子相互作用在0.06s尺度是恒定的;在水平方向上,xa为正值,随着气流与沙粒作用时间的增长,xa值呈减小趋势;在垂直方向上,ya为负值,随气流与沙粒相互作用时间的增长呈无规律的变化。(3)沙粒的跃距与时间的相关系数大于0.6,相关性比较大;跃距的长短主要与水平起跳速度有关,与合速度大小无关;各个运动参数之间的相关性与粒径大小无关。(4)高速粒子的统计数据表明,气流与沙粒之间的相互作用是分阶段的,每一阶段中湍流的脉动都是多样性的。高速粒子轨迹的形成是由多种因素所致,单一因素不能作为论证的依据。
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P425.55

【参考文献】