風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)通過在海岸與干旱地區(qū)形成沙丘、沙波紋影響地球表面形態(tài),沙塵的輸運(yùn)也影響著氣候、生態(tài)系統(tǒng)、水文循環(huán)以及地球系統(tǒng)的其他部分。沙粒與床面的碰撞過程是風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)研究的重要部分。本文通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬對粒-床碰撞過程進(jìn)行研究,定量表征了反彈、濺射顆粒在不同沖擊條件下起跳物理量的分布情況。給出了適用于沙粒的擊濺函數(shù),并將坡度的影響加入其中。此外,在數(shù)值模擬中,通過起跳角度的分布形態(tài)的變化給出了表面蠕移運(yùn)動(dòng)與濺移運(yùn)動(dòng)的界線;通過顆粒濃度的高程圖給出了蠕移運(yùn)動(dòng)與躍移運(yùn)動(dòng)的界線,并統(tǒng)計(jì)了蠕移顆粒的運(yùn)動(dòng)特征。最后,利用得到的分界線,比較了躍移與蠕移顆粒的旋轉(zhuǎn)角速度及動(dòng)能分布;結(jié)合穩(wěn)定風(fēng)沙流中入射速度、入射角度的分布,計(jì)算了躍移與蠕移間的質(zhì)量濃度比與水平通量比。主要工作如下:1.采用自行設(shè)計(jì)的顆粒發(fā)射沖擊系統(tǒng)對真實(shí)沙粒-床面的轟擊過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M,基于高速攝影技術(shù)獲得了起濺顆粒角度、速度及顆粒數(shù)的分布規(guī)律及其隨入射條件變化的定量表征,給出了天然沙粒的擊濺函數(shù)。通過分布計(jì)算起跳物理量的均值并與以往結(jié)果對比,發(fā)現(xiàn)沙粒的結(jié)果在定性上與替代材料、模擬結(jié)果相似,但定量上存在差異。2.基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對以往離散顆粒動(dòng)...

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的不同模式示意圖（NicklingandNeuman，2009）

治隹帕５鈉鹛?媛傘⒃誑罩械腦碩?刺?齲˙agnold,1941;Chepil,1945a,1945b,1946,1963;Zingg,1949,1953）。到70年代，由于沙漠化快速擴(kuò)張，科學(xué)家主要關(guān)注風(fēng)沙流的宏觀規(guī)律研究（楊保等,1999）。80年代開始，風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)研究的重心轉(zhuǎn)向....

圖1-2粒-床碰撞三圓盤模型示意圖（Zhengetal.，2005）

蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)中粒-床碰撞與蠕移運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究4粒與單個(gè)靜止顆粒的碰撞。McEwanetal.（1992）在此基礎(chǔ)上提出了碰撞角的概念，并認(rèn)為碰撞角是粒-床碰撞過程中的重要參數(shù)，它對反彈角度有重要影響，反彈角度一般在20-40度之間。由于粒-床過程是個(gè)復(fù)雜....

圖1-3DEM模擬粒-床碰撞示意圖（AndersonandHaff，1991）

蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)中粒-床碰撞與蠕移運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究5的穩(wěn)定性進(jìn)行了進(jìn)一步的模擬，對模型參數(shù)的設(shè)定給出了自己的建議。Ogeretal.（2005）使用DEM方法分別進(jìn)行了二維和三維粒-床碰撞過程的模擬，結(jié)果顯示其二維模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，其三維模擬下的濺射顆粒....

圖1-4混合粒徑床面Zhouetal.（2006）

蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)中粒-床碰撞與蠕移運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究5的穩(wěn)定性進(jìn)行了進(jìn)一步的模擬，對模型參數(shù)的設(shè)定給出了自己的建議。Ogeretal.（2005）使用DEM方法分別進(jìn)行了二維和三維粒-床碰撞過程的模擬，結(jié)果顯示其二維模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，其三維模擬下的濺射顆粒....

本文編號：4022738