3维粒-床击溅过程研究

采用离散元方法模拟了3维粒-床击溅过程,分析了平均溅起沙粒数和平均溅起速度随冲击速度、冲击角度、冲击沙粒与床面沙粒的粒径比的变化,给出了3维单一粒径击溅函数形式,同时给出了3维击溅过程的侧向信息包括反弹和溅起的平均侧向速度和平均侧向角度的统计结果.

稳态风沙流沙粒起跳速度概率分布模型

颗粒起跳速度概率分布函数是泥沙输运和粉尘释放模型中的重要输入参数。然而,为了可靠描述这种分布函数,需要准确测量近地层风沙流内起跳颗粒的运动轨迹。本文使用高速摄影系统和颗粒轨迹检测算法相结合测量了风洞沙床面附近部分溅射颗粒、没有引起溅射的反弹颗粒以及引起1个溅射的反弹颗粒的轨迹,通过分析三种起跳模式对应的起跳速度概率分布构建稳态风沙流跃移颗粒起跳速度的概率分布模型。结果表明:(1)三种起跳模式的起跳角度和起跳速度均服从Lognormal概率分布。(2)所有起跳颗粒的起跳角度概率分布方程几乎不受起跳模式影响。(3)所有起跳颗粒的起跳速度概率分布方程主要受溅射颗粒数与反弹颗粒数比值的控制,预示着风沙流发育过程或湍流波动将会对起跳速度概率分布函数产生重要影响。因此,我们的研究结果提供了关于近床面风沙跃移过程的新认识,并对模拟风沙输运中的粒-床相互作用和地貌动力学模型具有重要意义。

沙尘暴过程中颗粒对化学结皮的冲蚀破坏

针对风沙运动中结皮冲蚀破坏及其寿命问题,通过建立沙粒对结皮的冲蚀模型,采用量纲分析研究风沙运动中单颗沙粒对结皮冲蚀量与沙粒冲击速度、沙粒自旋角速度、沙粒直径、沙粒入射角、结皮硬度等的本构关系,并对结皮冲蚀破坏机理及其寿命预测进行理论研究。数值计算结果表明,沙粒冲击速度、沙粒自旋角速度、沙粒冲击角度、沙粒直径及沙尘暴日数、持续时间都对结皮寿命有明显影响。统计分析各项影响因素的平均值计算表明,在结皮厚度20 mm的情况下,结皮寿命为3～8年,平均寿命5.3年。此研究可以更深刻认识结皮的自然破坏特征,对防沙固沙具有一定的理论意义和实际应用价值。