Evolution of crescent-shaped sand dune under the influence of injected sand flux:scaling law and wind tunnel experiment

This paper studies the evolution of crescent-shaped dune under the influence of injected flux. A scaling law and a wind tunnel experiment are carried out for comparison. The experiment incorporates a novel image processing algorithm to recover the evolutionary process. The theoretical and experimental results agree well in the middle stage of dune evolution, but deviate from each other in the initial and final stages, suggesting that the crescent-shaped dune evolution is intrinsically scale-variant and that the crescent shape breaks down under unsaturated condition.

新月形沙丘迎风坡气流加速模拟

迎风坡气流加速是决定新月形沙丘发育和形态的动力因子 ,研究这一加速过程的定量关系有利于认识沙丘的发育、沙丘的形态、沙丘的运动等。通过大量的野外实测数据和前人的理论分析 ,得出沙丘迎风坡气流加速量主要和沙丘坡度、迎风坡前来流风速以及沙丘高度有关 ,并建立了新月形沙丘迎风坡气流加速和沙丘形态特征的定量关系。根据这一关系得出在风力较强的风沙环境中 ,沙丘坡度较小 ;在风力较弱的风沙环境中 ,沙丘坡度较陡。地表粗糙度越大 ,迎风坡坡度越陡。沙丘地貌发育高度存在一上限 。

新月形沙丘研究进展

新月形沙丘是最简单且研究较深入的风积地貌,对其研究已有较长的历史。总结和扼要评述国内外对新月形沙丘形态与移动特征、形成条件与过程、流场与蚀积特征、粒度与构造特征及分布与相互作用的研究成果;分析了对其未来的研究趋势。

福建长乐东部海岸沙丘风蚀坑研究

沙丘风蚀坑是沙质海岸常见的风成地貌形态，是固定沙丘开始活化的明显标志．福建长乐东海岸风沙规模大、地貌类型多样，发育了许多典型的海岸沙丘地貌．由于各种自然和人为因素的作用，部分海岸沙丘发育了风蚀坑．根据对研究区风蚀坑的实地调查，本文论述了风蚀坑的形态特征、风蚀坑内的风速与风向变化，以及风蚀坑的风沙搬运与沉积过程，并对风蚀坑的成因和风蚀坑的演化阶段进行了讨论．文中得出以下几点结论：（1）研究区主要发育槽形风蚀坑，风蚀坑中轴线的方位多介于NE40°-NE65°之间，两侧侵蚀壁坡度介于35°-40°之间．（2）大型风蚀坑，风速在顶部最大．小型风蚀坑，较狭窄部位的风速可能大于顶部．（3）大型风蚀坑，沿着中轴线上风向基本上保持不变，近侵蚀壁的风向则发生不同程度的改变．小型风蚀坑，从坑口到坑顶的风向变化明显．

沙丘风蚀坑的形态及动力过程的研究进展

随着风沙活动对全球变化的响应研究不断深入，沙质海岸、湖岸和半干旱区草原环境中不同程度植被覆盖沙丘及其风蚀坑的动态得到了广泛的重视。本文对沙丘风蚀坑的形态及动力学特征的研究成果作了初步总结，着重阐述了沙丘风蚀坑内气流场、沙粒输移和蚀积变化。最后，提出了沙丘风蚀坑研究中存在的问题和主要研究趋势。

新型沙丘形突扩燃烧室三维冷态背风角度研究

常出现于沙漠的沙丘引起的流场具有较好的稳定性和较小的阻力,为能够获得较小的总压损失以及稳定的驻涡区,文中在常规突扩燃烧室的基础上提出了一种新型的沙丘形燃烧室。采用Realizable k-ε湍流模型和二阶差分格式对该燃烧室内部流场进行了数值模拟,分析了在自然条件迎风角度和突扩比一定的条件下,不同背风角度对该燃烧器内冷态流场的影响。结果表明:存在一个最优的背风角度,使得总压损失较小而且内部驻涡稳定。研究结果对沙丘形燃烧器的设计具有指导意义。

新型沙丘形突扩燃烧室三维冷态迎风角度研究

对沙丘形突扩燃烧室而言,适当的迎风角度能够保证沙丘的低阻特性并得到稳定的回流区。文中采用Realizable k-ε湍流模型和二阶差分格式对该燃烧室内部流场进行了数值模拟,详细分析了冷态条件下,当突扩比和背风角度一定时,不同迎风角度（0~70°）下沙丘突扩燃烧室内的流动特性,并总结了迎风角度对流场的影响规律,结果表明：迎风角度40°时,燃烧室总压损失小、回流区流动稳定且形状均匀饱满,燃烧室综合性能达到最优。

和田河西侧胡杨沙堆的三维形态特征及空间自相关性

基于野外RTK测量数据,利用GIS和统计手段进行信息提取与统计,定量分析了和田河西侧10个样方内胡杨沙堆的三维形态特征及空间自相关性。结果表明：（1）胡杨沙堆形态不规则,各形态参数变化范围均较大,大部分沙堆处于发育阶段;（2）沙堆呈斑块分布,中等面积沙堆居多。最小距离指数表明研究区内胡杨沙堆总体上呈离散分布;（3）坡度统计结果显示沙堆坡度主要分布在0°~50°;（4）胡杨沙堆的空间自相关尺度最大值为120m,在各自空间尺度上,沙堆的高度和底面积呈复杂的空间自相关关系。

基于SRTM-DEM和TM的流动沙丘提取方法研究

以塔克拉玛干沙漠的流动沙丘地貌为例,进行数字地貌形态提取方法研究。首先,利用高精度Srtm-DEM数据派生出坡度和起伏度两个地形因子数据,并参考坡度和起伏度的分类指标,实现沙地和沙丘边界线的自动提取,将风成地貌按照形态特征区分出沙地和沙丘两种地貌类型。其次,利用数学分析方法,根据斑块指数值的大小初步确定复合流动沙丘的类型。最后,基于高空间分辨率的遥感影像的色调、纹理、结构等特征,建立典型流动沙丘地貌特征的遥感影像特征图谱,依据遥感图谱进一步确定复合流动沙丘的类型,实现典型复合流动沙丘地貌形态和成因特征的计算机智能化提取方法。研究结果表明:该方法目前可以实现流动沙丘中的复合型链垄状沙丘、复合型沙垄、穹状沙丘和蜂窝状沙丘的智能化提取。

新疆策勒沙漠与砾质戈壁新月形沙丘表面沉积物粒度特征及其沉积环境

不同下垫面对同种类型的沙丘的表面风沙沉积物特征产生重要影响,通过数理统计法对新疆策勒沙漠与砾质戈壁新月形沙丘表面不同地貌部位表面沙物质的粒度进行分析,探讨不同下垫面形成的相同的沙丘类型而导致沙丘的粒度特征存在的空间差异及其原因。结果表明:沙漠新月形沙丘比砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质的平均粒径更细,分选性较好,偏度更趋于粗偏,峰态更趋于宽峰态。沙漠新月形沙丘表面沙物质主要由极细沙、细沙、极粗粉沙组成,百分含量分别为58.67%、20.23%、16.83%,其侧翼表面沙物质平均粒径最粗,约为118.99μm,砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质主要由中沙、细沙、极细沙、极粗粉沙、粗沙组成,百分含量分别为26.53%、26.43%、26.36%、9.58%、9.14%,其顶部表面沙物质平均粒径最粗,约为291.48μm。沙漠新月形沙丘表面沙物质分选系数介于1.45-1.73之间,属于中等-较好分选性,偏度值介于-0.03-0.07之间,主要表现为对称,峰态值介于0.96-1.01之间,属于常峰态,砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质分选系数介于1.99-2.44之间,主要属于较差分选性,偏度值介于-0.32-0.04之间,主要表现为对称-细偏,峰态值介于0.76-1.15之间,主要表现为常-较窄峰态。沙漠新月形沙丘的形成环境是风成沉积环境,砾质戈壁新月形沙丘的形成环境是风成沉积环境、河流冲积(洪积)环境。策勒沙丘表面沙物质平均粒径由粗到细依次为砾质戈壁新月形沙丘、沙漠新月形沙丘、回涡沙丘、灌丛沙堆。沙源、地形、风动力条件、沙场特征等方面的差异,造成策勒沙漠与砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质粒度特征产生空间差异。

利用上游沙丘形斜坡增强气膜冷却

在平板上开设单排气膜孔,并通过红外测温法,实验研究了四个典型吹风比(0.5、1.0、1.5和2.0)下圆柱形气膜孔(CH)安置上游沙丘形斜坡(SDR)的绝热气膜冷却效率,并与平直楔形斜坡(SWR)进行了对比,同时结合数值模拟对不同形状的上游斜坡作用机制进行了剖析。研究结果表明:相比SWR,SDR可以诱导出特有的反肾形涡对,因而其在强化气膜冷却方面更具优势。在小吹风比下(吹风比为0.5),SWR和SDR可以分别提高特定区域(孔下游15倍孔径范围内)的面积平均气膜冷却效率达26%和75%左右,在高吹风比下(吹风比为1.5),两者的相对提高幅度分别高达100%和150%左右。

基于烟丝风速比控制的丘堆状风力喂丝工艺

为解决风力喂丝工艺风速过高、烟丝速度不可控带来的烟丝分层、造碎较大等问题,采用基于烟丝风速比控制的丘堆状风力喂丝方法,对风力喂丝系统进行了升级改造。以龙岩烟草工业有限责任公司在制品"七匹狼(红)"为对象进行测试,引入烟丝风速比△VAT作为控制参量,增大喂丝流量,增加自动防堵料模块。结果表明:(1)烟丝风送速度控制在7~11 m/s时,能实现低风速的丘堆状风力喂丝,烟丝不会与送丝管道产生过多摩擦,可有效保护烟丝。(2)将△VAT值比例控制在0.70至0.85之间,可以达到最好的烟丝输送状态。(3)风力喂丝系统改进后实现了低风速的丘堆状风力喂丝,风速由不可控降低至11.32 m/s,烟丝速度降低至9.5 m/s,烟丝风速比为0.84,有效解决了原系统烟丝风送速度过快带来的烟丝分层问题,提升了生产的工艺质量。(4)系统改进后烟丝的混合均匀度由5.41%降低至5.16%;同时风速降低有效减少了烟丝消耗,烟丝整丝率下降绝对值由1.27%降低至0.74%,烟丝消耗由32.17 kg·(50 000支)^(-1)降低至31.34 kg·(50 000支)^(-1)。

河西走廊新月形沙丘表层沉积物的理化性质

沙丘表层沉积物的理化特征是风沙地貌研究的重要内容。选取了河西走廊沙漠中部戈壁地表发育的新月形沙丘、灌丛沙丘及附近的湖相沉积物和戈壁表层沉积物的38个样品,对其物理性质(平均粒径、分选程度、峰度、偏度)和化学性质(常量元素和微量元素)进行分析。结果表明:河西走廊新月形沙丘表层沉积物粒度以中沙为主(21.65%～57.39%),其次是细沙(23.22%～52.96%);平均粒径为0.27～0.43 mm,大于其他沙漠。分选性以中等较好为主,粒度曲线近对称,峰度中等。常量元素以CaO和SiO2为主,分别为5.55%和66.12%;微量元素含量在同一沙丘具有相似性,但不同的沙丘之间的含量有所差异。