【摘要】：沙塵暴是在土壤高度沙化地區(qū)出現(xiàn)的特殊災害現(xiàn)象,其形成需滿足充足沙源、強勁風力和不穩(wěn)定大氣環(huán)流等三個要素。然而,沙塵暴的動力條件的成因和沙塵壁鋒面形態(tài)與下?lián)舯┝鲉误w的動力結構特征有關。因此,掌握下?lián)舯┝黠L場結構特征為研究沙塵暴奠定了理論基礎。當前,對沙塵暴的研究普遍是使用氣象觀測方法來探討其成因分析和動力機制,而針對沙塵暴的動力條件,即下?lián)舯┝鲉误w產(chǎn)生的地面強風的數(shù)值模擬較少。本文主要通過數(shù)值模擬研究穩(wěn)態(tài)三維下?lián)舯┝黠L場特性,探討了下?lián)舯┝黠L剖面特征,對模型的準確性進行了驗證,并討論了不同射流參數(shù):入口速度V_(jet)、出流高度H和傾角?對雷暴沖擊風流場特征的影響。主要研究內容包括以下幾部分:1.詳細介紹了下?lián)舯┝髁鲌龅幕究刂品匠?介紹了相應的湍流封閉模型,并選定SST k-?作為本文的湍流封閉模型,介紹了近壁面的處理方式。2.首先,將計算結果與Chay等人的實驗結果進行對比,驗證了模型的準確性和可行性。另外,得出下?lián)舯┝黠L場具有四個風剖面,結果表明其水平風速在接近地面一定高度內達到峰值風速,后隨高度增加呈減小的特征,并且與指數(shù)分布的大氣邊界層風剖面截然不同。3.在以上基礎上,討論了入口速度V_(jet)、出流高度H和傾角?等不同參數(shù)對下?lián)舯┝鞯娘L剖面的影響。研究表明:入口速度V_(jet)對水平風速的豎向風剖面的影響較小;出流高度H與傾角?對水平風速豎向風剖面的影響較為顯著。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P425.55
【圖文】：

研究背景及意義我國西北地區(qū)地處多個沙漠附近且植被稀少、降雨少、春秋季節(jié)氣溫高與西伯利亞冷高壓形成極大壓差，冷鋒過境時容易引發(fā)沙塵暴。在大力發(fā)的環(huán)境下，造成了大量生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞，荒漠化和環(huán)境污染引起了人泛關注。自 20 世紀以來，我國土地沙化日趨嚴重且沙漠化增加的速度呈趨勢。風沙災害造成重大的經(jīng)濟損失和慘重的人員傷亡、易對人類健康造、遲滯國家經(jīng)濟的發(fā)展，廣泛受到人們的關注，如 1-1 所示。沙塵暴是發(fā)生在土壤高度沙化地區(qū)出現(xiàn)的特殊災害現(xiàn)象，伴隨著黃沙漫天地暗、空氣混濁能見度低的天氣現(xiàn)象[1]。我們根據(jù)沙塵暴發(fā)生時的能見塵暴分為三個等級[2]：能見度處于 500~1000m 范圍內時為沙塵暴；能見度50~500m 范圍內時為強沙塵暴；能見度小于 50m 時為特強沙塵暴，俗稱黑Zheng 和 Huang 等人[3-9]通過長期的風洞試驗、野外觀測、理論研究和數(shù)等手段，從基本力學行為出發(fā)，對近地層風沙運動的形成和發(fā)展過程展開的研究，取得了很大的研究進展，進一步豐富了風沙物理學的研究內容治沙工程提供了重要的理論依據(jù)。

圖 1-2 沙墻剖面示意圖動力條件進行研究，認為颮線是導致沙近產(chǎn)生的強風是沙塵暴發(fā)生的基本驅強對流是沙塵暴形成的主要誘因。趙光下?lián)舯┝魉a(chǎn)生的地面大風是強沙塵數(shù)據(jù)對 2013 年 7 月 30 日發(fā)生在河西表明在下?lián)舯┝髯饔孟滤a(chǎn)生的地表大

圖 1-3 颮線天氣系統(tǒng)剖面示意圖[29]風沙運動的研究，其顆粒運動的動力條件普遍是使用的，然而在下?lián)舯┝骰蝻R線等在近地表產(chǎn)生的風廓線條關研究則非常少。因此，以研究下?lián)舯┝鲉误w流場特征和沙塵暴有著重大的意義。本文主要通過計算機數(shù)值模 大型計算軟件來研究引發(fā)沙塵暴大風——下?lián)舯┝�，場特征，以及探討不同射流參�?shù)對流場中風速廓線的影塵壁在不斷的移動，且沙塵壁的鋒面與下?lián)舯┝鲝较蝻L相似處，所以研究下?lián)舯┝黠L場的特征對后期推斷沙墻以上研究作為基礎，為后續(xù)模擬下?lián)舯┝餍纬傻拇箫L，進而詳細研究下?lián)舯┝饕痫L沙流結構、風沙輸運以的發(fā)生機理提供參考。明確掌握下?lián)舯┝髟诮乇懋a(chǎn)生，繼而可以通過這種風速廓線進一步研究風沙流結構、濃度等，為防沙治沙工程的預防和治理提供新的解決方

【參考文獻】

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本文編號：2801535