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基于SPH方法的风沙流中沙粒速度分布数值计算 总被引：1，自引：0，他引：1
沙粒速度是沙粒传输理论研究中的重要参数,它可以反映风沙两相流运动中微观运动和宏观运动的信息。本文运用光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法对风沙流动过程进行建模及数值计算,动态地显示跃移沙粒在整个风沙流过程中的运动状态,得到单个沙粒运动速度大小和方向的变化趋势,通过对单个沙粒的运动物理量进行统计分析,得到了沙粒群体运动行为的动力学特性。SPH方法的基本思想是将计算区域分解成独立的粒子,这些携带着自身质量,具有自身密度等物理特性的计算粒子可以随着控制方程运动,这点与自然界中沙粒的离散特点非常相符。本文针对SPH方法自身的关键因素进行了与风沙流特点相适应的改进和修正,使其在处理风沙流中两相物质的耦合时有它独到的优势。 相似文献
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文中基于光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics:SPH)方法,采用五次样条光滑函数,通过调节不同类型粒子光滑因子,对风沙流运动特性进行分析:1)在风沙流起动阶段,沙粒平均水平速度随高度增加而增大,同一高度处沙粒平均水平速度随时间推移而减小。2)风沙流稳定前后,沙粒数均随高度的增加而减少。3)风沙流形成过程中气体粒子在计算域中心位置产生涡流,并随着时间推移,涡流又出现在计算域中上及右下方位置。4)起沙前后气体脉动强度随摩阻风速增加而增加,随高度增加呈现不同变化。结果表明:该方法模拟精度较高,适用于解决风沙两相流数值模拟问题。 相似文献
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《干旱区研究》2021,38(4):1184-1191
基于CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟,以青海省中灶火省道303公路为研究区域,对流动沙丘区公路路基风沙流场进行了模拟分析,揭示了流动沙丘区路面沙害的形成机制,以期为流动沙丘区路面沙害的防治提供理论依据。数值模拟结果表明:当气流经过流动沙丘和路基时,气流速度产生分区;当存在流动沙丘时,路基周边的减速区范围明显增大,路基坡面和背风坡全部处于气流低速区的范围,沙丘高度以上,在沙丘顶部气流速度急剧增大,受障碍物自身形状的影响,风速变化由"Ω"型分布变为"M"型分布。当沙丘表面的原有防护体系疏于维护、更新,沙粒在沙丘附近大量堆积,沙丘会慢慢沿主风向移动,成为沙源,掩埋路基而形成沙害。数值模拟结果与现场实际相吻合,证实了数值模拟的准确性。对于流动沙丘区公路的沙害防治,应详细考察当地的地貌形态及风沙流运动规律,定期检查维护原有防护体系,及时清理积沙,既要阻止风沙流对沙丘进行沙源供给,又要防止沙丘本身成为沙源。 相似文献
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非均匀沙风沙运动悬移层数值模拟 总被引：3，自引：0，他引：3
本文针对沙尘暴天气的风沙气固两相流 ,采用 FLUENT软件 ,对风沙运动进行了 2 D数值模拟分析 ,比较了流体边界条件对流场的影响。本文提出一个新的沙粒起动体积浓度的表达式 ;并在计算中作为边界条件。计算结果揭示了风沙运动中沙尘的体积浓度分布及其在粒径变化及风速变化影响下的变化规律 相似文献
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黄土坡耕地地表微地形空间变异性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以黄土高原普遍采用的人工锄耕、人工掏挖和等高耕作等管理措施的坡耕地为研究对象,利用半方差方法分析了不同耕作措施下坡面相对高程空间变异结构特征,以期为开展数值模拟坡面微地形的研究提供理论支持.结果表明:不同耕作措施下坡面相对高程具有较强的空间相关性,依次为等高耕作＜人工掏挖＜人工锄耕;人工锄耕与人工掏挖坡面具有自相似性特... 相似文献
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青藏铁路沱沱河路段流场特征及沙害形成机理 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对青藏铁路沱沱河路段路基流场结构、风速廓线特征的风洞模拟实验研究,发现气流在途经铁路路基时,路基断面对近地表流场改变极大,在其两侧形成明显的遇阻抬升区、集流加速区、减速沉降区以及消散恢复区。铁路沙害的形成主要是路基迎风侧气流由于遇阻抬升和集流加速,对路肩和路基中上部产生风蚀;随着气流加速抬升,底层砂粒以跌落沉降的方式堆积在路基迎风坡坡脚,造成路基沙埋;当气流越过路基,在背风侧由于减速沉降和涡旋运动,风沙流处于过饱和状态,将所携带的大量砂粒堆积在背风坡。 相似文献
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砂粒胶结体盖度与床面风沙活动关系的风洞模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
塔克拉玛干沙漠腹地部分垄间地表发育了一种由众多砂粒胶结而成的大颗粒物质,称为砂粒胶结体(sand cemented bodies,缩写为SCD),其直径达到粗砂级、极粗砂级和砾石级.为研究其对地表风沙活动的影响,以野外采集SCD颗粒为实验材料,对不同SCD盖度下输沙通量垂直分布及输沙率变化进行了风洞实验.结果表明:风沙通量在SCD盖度沙床面表现为指数变化,主要集中在风沙活动底部.同时,随着SCD盖度的增加,总输沙量降低,部分沙量运移到较高层面,输沙率随SCD盖度变化可分成3个梯度区域,且曲线斜率反映不同风速等级下,SCD盖度对地表沙物质沉积过程的影响.当SCD盖度小于10％时,风沙活动强烈且风速在输沙过程中起主导作用.当SCD盖度在10％ ～ 40％时,随着SCD盖度增加输沙率降低,盖度对地表风沙活动的影响更为明显,特别是对近地表风沙活动的影响.当SCD盖度大于40％时,床面风沙活动趋于稳定,输沙率变化微弱,随SCD盖度变化输沙率保持不变,沙床面不易受侵蚀.因此,砂粒胶结体覆盖沙床面能够有效降低地表风蚀,且在一定盖度下还能捕获流沙颗粒.塔克拉玛干沙漠腹地丘间地天然发育的SCD对于地表风蚀过程具有重要的影响,可作为一种新型固沙材料进行开发. 相似文献
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《干旱区研究》2020,(3)
以新疆S214省道沙害防治区段为背景,应用CFD(computational fluid dynamics)数值模拟方法分析了高立式芦苇沙障周围的风沙流场,结果表明:高立式芦苇沙障周围流场可分为迎风侧减速区,上方加速区和背风侧恢复区,背风侧无明显涡流区生成,沙障间的合理间距与风速呈负相关。现场布置模式对20 m·s~(-1)的风沙流有较好防护效果,低于此风速时,第二道沙障背风侧基本无恢复区生成,后两道沙障迎风侧积沙较多且紧贴沙障分布,压埋沙障速度较快。通过相贴原理优化沙障间距,可以充分发挥各道沙障的防护作用,有效抵御风沙流侵袭,适当延长沙障使用年限。根据前人观测数据、现场调查和数值模拟结果,建议研究区内高立式芦苇沙障间距宜为20～25 m。该研究结果可为研究区内高立式芦苇沙障的合理布置提供理论依据,也可为其他风沙防护工程的建设提供参考。 相似文献