沙粒躍移軌跡的數(shù)值模擬研究.pdf

1、單顆沙粒的運(yùn)動規(guī)律是聯(lián)系風(fēng)沙流宏觀研究和微觀研究的紐帶。在沙粒運(yùn)動的三種基本方式(躍移，懸移和蠕移)中，以躍移運(yùn)動最為重要。本文比較了常用的描述氣固兩相流流動的數(shù)學(xué)模型，選用能夠真實描述沙粒運(yùn)動特征的離散相模型(Diserete particle Model)進(jìn)行沙粒躍移軌跡的數(shù)值模擬。
　　 從來流的風(fēng)場結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析了不同的風(fēng)場結(jié)構(gòu)對沙粒連續(xù)躍移軌跡的影響，得出在對數(shù)風(fēng)速廓線和周期性正弦條件下沙粒連續(xù)躍移的次數(shù)要比實測沙漠環(huán)

2、境陣風(fēng)條件下少一次，說明來流的波動對沙粒躍移的軌跡有顯著影響。在此基礎(chǔ)上，討論了湍流強(qiáng)度和平均風(fēng)速對沙粒躍移軌跡的影響，得出當(dāng)湍流強(qiáng)度和平均風(fēng)速一定時，粒徑小于等于臨界粒徑時沙粒的躍移軌跡不是光滑的拋物線;粒徑大于臨界粒徑時沙粒的躍移軌跡明顯為光滑的拋物線，因而數(shù)值計算時只需要考慮小于等于臨界粒徑的湍流影響;當(dāng)來流湍流強(qiáng)度一定時，臨界粒徑隨著平均風(fēng)速的增大而增大;當(dāng)平均風(fēng)速一定，臨界粒徑在200μm以下時，隨著湍流強(qiáng)度的增大臨界粒徑增大

3、，當(dāng)臨界粒徑在200μm以上時，隨著湍流強(qiáng)度的增大臨界粒徑不再變化。
　　 采用HL模型和沙粒的球形系數(shù)修正方法，進(jìn)行了沙粒形狀因素對躍移軌跡的影響的數(shù)值計算，并與沙粒躍移軌跡高速攝影實驗做了比較，結(jié)果表明，不考慮沙粒形狀因素得到的軌跡與實驗軌跡偏差很大，HL模型模擬的軌跡與實驗軌跡的偏差主要表現(xiàn)在水平方向上，垂直方向上一致性良好;利用沙粒球形系數(shù)修正法得到的模擬軌跡與實驗軌跡在粒徑為200～300林m時，沙粒躍移高度和躍移距離