本文以山東省東營市軍馬五分場刺槐人工防護林作為實驗樣地,在刺槐林場進行風速、風向的實測實驗并確定標準木�；诜中卫碚摰腖-系統(tǒng),根據(jù)標準木的樹高、枝下高、胸徑和冠幅等每木檢尺數(shù)據(jù),利用Matlab和Ansys建立刺槐的三維模型。設(shè)置刺槐的9個彈性常數(shù)并命名為tree,作為刺槐主干和分支的材料屬性。利用線性濾波法中的AR法,基于Matlab編程,以實測風速為初始風速,以Davenport譜作為目標譜,采用Shiotami的空間相關(guān)性表達式,獲得脈動風速時程,并添加到脈動風場的入口處。在Ansys workbench平臺實現(xiàn)刺槐與脈動風場的雙向流固耦合數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明,防護林風速的實測值與模擬值具有較高的一致性,擁有標準k-ε湍流模型的數(shù)值模擬可以為林木抗風提供良好的預(yù)測。刺槐會對風產(chǎn)生阻礙作用,在刺槐的背風面形成一個低風速的橢圓形的庇護區(qū)。刺槐模型對風產(chǎn)生繞流,從而在刺槐的周圍產(chǎn)生兩個風速增大的區(qū)域。刺槐受風會進行擺動,其中刺槐的主干與一級分枝的位移具有相似性,主干頂點的位移小于一級分枝頂點的位移。刺槐在脈動風場的作用下將會產(chǎn)生風致響應(yīng),其中YZ方向的剪應(yīng)力最大,Z方向的壓應(yīng)力最大... 

【文章來源】：北京林業(yè)大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

2材料與方法92材料與方法2.1研究區(qū)概況軍馬五分場刺槐人工防護林位于黃河入�？谌侵薜貛В靥幧綎|省東營市的東北部。自20世紀70年代起，為了避免東營市沿海地區(qū)遭受到臺風的侵襲，人工刺槐防護林被廣泛地種植（宋音等，2017）。目前，刺槐人工林的面積總計200hm2左右。本文所選取的研究區(qū)為一片20年生刺槐人工防護林，研究區(qū)的地理坐標為118°41′58″E，37°47′18″N，海拔10m，屬溫帶大陸性季風氣候，四季分明。全年平均氣溫12.6℃，其中8月份的平均氣溫最高，可達32.3℃，1月份的平均氣溫最低為-3.7℃。年平均降水量590mm，年平均蒸發(fā)量為1900mm，其中6月蒸發(fā)量最大為320mm。四季降水分布不均，雨水主要集中在夏季，大約占全年降水量的64%左右，一年中無霜期可達205天，年光照2600-2800h，累年平均風速4.2m/s，主導風向為東南風。研究區(qū)刺槐人工防護林地處棕壤帶，土壤為濱海鹽土，沙地棕壤，土壤pH值約為8.0左右，土層深厚。圖2-1研究區(qū)的位置圖Fig.2-1Locationmapofstudyarea2.2風場實測的實驗儀器與方法2.2.1實驗儀器在林木抗風的研究中，野外實測實驗、風洞實驗和數(shù)值模擬研究是最常用的3種研究方法，本節(jié)采用野外實測實驗的研究方法，測量風場的風速和風向，并針對研究區(qū)人工刺槐防護林風場的變化規(guī)律進行分析。在進行風場的實測實驗時，所需要的實驗器材主要包括：風速傳感器、風向傳感器、數(shù)據(jù)采集儀和自制風場測量支架。

基于雙向流固耦合的林木風致響應(yīng)及防風效果研究10（1）風速傳感器風速傳感器為0~5V電壓輸出型傳感器，風速傳感器的量程為0~30m/s，其測量精度為±（0.2+0.03v）m/s（v表示風速），分辨率為±0.1m/s，風速傳感器如圖2-2所示。（2）風向傳感器風向傳感器為0~5V電壓輸出型傳感器，風向傳感器的量程為0~360°，其測量精度為±1°，風向傳感器如圖2-3所示。圖2-2風速傳感器圖2-3風向傳感器Fig.2-2WindvelocitysensorFig.2-3Winddirectionsensor（3）數(shù)據(jù)采集儀WS-5921數(shù)據(jù)采集儀是由北京波譜世紀科技發(fā)展有限公司研究開發(fā)，該數(shù)據(jù)采集儀可以應(yīng)用于各種臺式計算機和筆記本計算機來進行實驗數(shù)據(jù)的實時采集。該數(shù)據(jù)采集儀采用美國新型高速16位A/D轉(zhuǎn)換芯片，16路通道同步采集，具有小尺寸、低功耗和高精度的特點，適用于野外實驗。數(shù)據(jù)采集儀如圖2-4所示。圖2-4數(shù)據(jù)采集儀Fig.2-4Dataacquisitioninstrument（4）自制風場測量支架自制風場測量支架分為兩種，一種是14m高的大支架，在測量支架的2m、6m、

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3544574