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《兰州大学》 2011年
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定常和非定常来流下的风沙流数值模拟

马高生  
【摘要】:作为气固两相流的典型代表---风沙流,湍流对其细观和宏观影响都是不可忽略的,反之,风沙流中大量沙粒对贴地层湍流性质的影响也值得深入分析;另外,饱和长度与风洞试验和沙丘的最小尺度以及波长等之间有着密切关系。而目前关于这几个方面的研究是不足的。因此,本文依此为目的,流场部分利用大涡模拟(LES)得到瞬时风场,结合沙粒颗粒轨道模型的风沙流计算模型,在对净风场实现准确模拟的前提下,分别对定常来流和非定常来流下的风沙流特征进行了分析,然后关于沙粒对风场的平均和瞬时特征的影响作了深入的探讨。主要研究内容如下: 1,首先是对净风场在定常和非定常来流情况下的数值模拟,得到与观测一致的结果,以及定常来流下的二维新月形沙丘形态风场的模拟,得到雷诺应力和剪应力在不同大小来流风速下沿坡面的分布,并对坡顶脱落涡的特征进行了定量分析。 2,通过对含沙流场和沙粒运动方程的求解,结合已有的沙粒与地面碰撞的击溅研究结果,考察了程序对网格和计算区域的敏感性后,进而对风沙流的一维性质与以往的研究结果做了对比,证明了程序的正确性和可靠性,进而分析了风沙流在定常来流下的发展过程以及风沙流的一些时空不均匀性质,风沙流饱和时间和饱和长度随来流风速的变化规律等。 3,根据实测的2m高的野外风速序列生成入口边界条件,对野外风场下的风沙流进行数值模拟,从细观(沙粒的平均速度和响应时间)和宏观(输沙率和风沙流高度)的角度分析了湍流对风沙流的影响,以及在野外风沙流的二维特征。最后,分析了风沙流中沙粒的群体性运动对风场平均性质(风速廓线)和湍流特征(湍流度和湍动能)的影响。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P425.55

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【同被引文献】
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