風沙躍移運動的粒-床隨機碰撞數(shù)值模擬研究.pdf

1、本論文針對風沙流中混合沙粒．床碰撞開展直接數(shù)值模擬研究。首先利用隨機方法生成接近自然分布規(guī)律的沙床面，進而結(jié)合離散單元法(DEM)建立了粒-床碰撞數(shù)值模擬系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上研究了混合沙粒．床碰撞的起跳特征，并且提出一套統(tǒng)計方法對碰撞結(jié)果進行統(tǒng)計處理。從而進一步分析了平床面上粒徑尺度對粒-床碰撞起跳特征的影響，給出各粒徑尺寸下的入射與起跳物理量之間的關(guān)系。最后將平床面碰撞模擬系統(tǒng)推廣到傾斜床面，討論了床面傾斜對粒-床碰撞特征的影響，給出了同

2、時包含粒徑尺度和床面傾角參數(shù)的粒-床碰撞規(guī)律。主要工作如下： 1、考慮到天然沙漠沙粒徑分布具有一定規(guī)律這一特點，本文提出了近似自然床面的生成方法，建立了基于混合粒徑平床面的粒-床碰撞二維離散動力學(DEM)模擬系統(tǒng)。 2、由于粒-床碰撞具有高度的隨機性，我們提出了一套統(tǒng)計方法對結(jié)果進行處理。探討了床面顆粒數(shù)、樣本空間大小和碰撞位置等情況下統(tǒng)計結(jié)果的穩(wěn)定性，找到了使其穩(wěn)定的參數(shù)區(qū)間。 3、在上述建立的模擬程序和統(tǒng)計

3、方法基礎(chǔ)上，我們針對多粒徑、多速度、多角度入射，采用大樣本進行碰撞模擬。研究表明，模擬結(jié)果與已有單一粒徑結(jié)果差別明顯，混合粒徑模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)更為吻合，得出應以隨機混合粒徑床面的碰撞規(guī)律為基礎(chǔ)進行風沙流和沙波紋的模擬。有力的證明了進行多粒徑粒-床碰撞模擬實驗研究的必要性。 4、在混合粒床相互作用模擬基礎(chǔ)上，對粒-床碰撞過程中不同粒徑粒子的運動行為進行了深入細致的研究。首次發(fā)現(xiàn)并提出粒子的起跳特征與粒徑的依賴關(guān)系，給出了包含粒徑