风沙运动过程的颗粒流体动力学模拟

采用颗粒流体动力学方法,在考虑沙粒与床面碰撞、沙粒-沙粒的空中碰撞及沙粒与气流的耦合作用后,对自然沙组成的风沙流发生、发展及达到动态稳定的这一个过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明,该模型能够实现自然界风沙运动的沙粒蠕移、跃移的基本特征,如风沙流达到稳定的持续时间、输沙率、入射/溅射速度分布、入射/溅射角度分布等,且都与实验结果吻合。同时,在模拟中还发现,沙粒-沙粒在床面以上运动时的碰撞是不容忽视的,当摩阻风速为0.23 m/s,沙粒当量直径为0.228 mm时,其碰撞次数可占总碰撞次数21.5%。