火星風沙流發(fā)展演化的數(shù)值研究.pdf

1、火星風沙運動對當前火星地表演化過程和大氣輻射有著重要的影響。所以，對于火星風沙流的深入認識將有助于人們對火星地表和大氣過往歷史的認識和未來發(fā)展演化的預(yù)測，也將為其他星球上的風沙運動研究提供借鑒和研究范例。本學(xué)位論文首次提出了一個沙粒起跳初值不依賴實驗得到的經(jīng)驗或半經(jīng)驗分布規(guī)律、可實時反映風沙流演化、且適用于不同環(huán)境的風沙流模型。相比于現(xiàn)有的風沙流模型，該模型具有以下三點創(chuàng)新：1)將考慮沖擊參數(shù)(速度和角度)對沙粒碰撞后速度恢復(fù)系數(shù)影響的

2、粒-床隨機碰撞模型引入到風沙流模型中，從而實現(xiàn)了沙粒起跳參數(shù)(速度和角度)的求解；2)考慮到風沙運動中沙粒躍移速度與角度的關(guān)聯(lián)，采用了角度-速度依賴的條件概率統(tǒng)計；3)采用了包含來流風速、大氣密度和粘性以及粒徑的凈風場中地表動力粗糙度表征。在地球條件下，本文模擬結(jié)果與實驗測量結(jié)果的比較表明：要實現(xiàn)風沙流演化過程的定量預(yù)測需要真實地、實時地給出起跳參數(shù)而不應(yīng)采用經(jīng)驗或半經(jīng)驗的起跳參數(shù)。
　　應(yīng)用新建立的模型本論文進行了以下研究：1)

3、首次分析了火星和地球風沙流中風速相關(guān)特征量(風速廓線、空氣和沙粒剪切力以及動力粗糙度)和逆流向躍移運動在不同來流風速和粒徑時隨時間的發(fā)展演化過程；2)詳細地討論了來流風速和粒徑不同時火星和地球風沙流中沙粒躍移速度、軌跡和輸沙率等隨時間的發(fā)展演化過程，并與已有火星研究結(jié)果進行了比較。本論文首次揭示了火星和地球起跳和沖擊速度分布定性上的差異、火星壁面剪切力隨來流風速增大出現(xiàn)的反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象、火星上有著比地球更高比例的逆流向躍移運動、火星和地球上