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沙尘暴中沙粒跃移和悬移的数值模拟

刘长庆  
【摘要】: 本文将双时间法与加快收敛的技术——预处理方法结合起来并应用于求解二维非定常粘性低速流计算中。计算时,用LU-SGS隐式迭代方法、JST中心差分格式来求解经过双时间处理后的控制方程,通过对二维盖驱动空腔粘性流动的数值模拟,表明所采用的双时间法可用于非定常的数值计算。通过和经典文献的结果进行比较,表明本文计算结果的可靠性和程序的正确性。文中所采用的双时间法的数值求解方法、边界条件的提法、差分格式的选取经验证是成功的,为双时间法与预处理方法的结合对低马赫数流动的数值计算积累了宝贵的经验。同时采用单一轨迹法对沙粒的跃移进行了数值模拟。之后将双时间法运用到沙地、沙丘流场的计算中,并应用k~ε两方程湍流模型来封闭雷诺时均的Navier-Stokes方程,获得了较为满意的结果。最后通过求解平流扩散方程,利用得出的流场信息,数值模拟了沙地、沙丘周围的沙粒的悬移,并得出了有意义的结果,为进一步数值模拟大气扩散、最终实现沙尘暴预报打下了坚实的基础。


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