沙粒在風(fēng)的作用下從起跳、輸運(yùn)到沉積是一種十分常見并且重要的物理過程。當(dāng)大量沙粒的運(yùn)動(dòng)便形成了風(fēng)沙流。很多嚴(yán)重的環(huán)境問題都與其相關(guān),例如農(nóng)業(yè)土地退化、空氣質(zhì)量下降等。沙粒速度研究是風(fēng)沙問題的一個(gè)重要方面。沙粒速度決定了風(fēng)沙流能量、輸沙量、輸沙率等較多衡量風(fēng)沙流強(qiáng)度的重要指標(biāo)。由于近地表風(fēng)沙流中沙粒數(shù)量多、速度快,往往會(huì)對(duì)地表設(shè)施產(chǎn)生較為嚴(yán)重的沖蝕破壞。因此,對(duì)于風(fēng)沙流中顆粒速度以及其沖蝕能力的研究十分必要。 本文第一部分運(yùn)用格子Boltzmann方法模擬了近地表二維風(fēng)沙流中顆粒速度沿高度的分布。首先計(jì)算平坦床面和單塊擋板兩種條件下的結(jié)果,并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了方法的正確性。其次計(jì)算了兩塊擋板情形,在不同擋板間距和不同孔隙度兩種條件下比較了沙粒速度受擋板的影響程度。結(jié)果驗(yàn)證了相關(guān)學(xué)者所得出的顆粒速度沿高度呈指數(shù)分布的結(jié)論。并表明,在有多孔擋板存在的情況下,風(fēng)速和顆粒速度被明顯削弱；若存在多塊擋板,則隨著擋板間距增大,其對(duì)躍移沙粒的阻礙作用越��；隨著擋板孔隙度增大,其對(duì)顆粒速度的削弱程度越弱。 第二部分通過數(shù)值模擬近地表穩(wěn)態(tài)風(fēng)沙流對(duì)代表性靶材Inconel718的沖蝕量,定量預(yù)測(cè)了不同高度、風(fēng)速等條件下風(fēng)沙流的沖蝕特性。在風(fēng)-沙-電耦合場(chǎng)的前提下、已有的風(fēng)沙力學(xué)模型基礎(chǔ)上提出沙粒躍移-沖蝕模型。結(jié)果表明,風(fēng)沙沖蝕磨損發(fā)生在近地表處,對(duì)于給定的沙粒粒徑,沖蝕量沿高度的分布與輸沙量趨勢(shì)一致,呈現(xiàn)分層現(xiàn)象；風(fēng)速越大,沖蝕磨損越嚴(yán)重；材料沖蝕率隨顆粒跳躍距離的增加先增大后減��；相同風(fēng)場(chǎng)中,小粒徑沙較大粒徑沙有更強(qiáng)的沖蝕能力。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：P931.3
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
目錄
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究歷史及現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究目的和研究?jī)?nèi)容
第二章 格子BOLTZMANN基本理論及其在顆粒流方面的應(yīng)用
    2.1 格子BOLTZMANN基本模型及基于BOLTZMANN-BGK的湍流模型
    2.2 格子BOLTZMANN方法中顆粒相的處理
第三章 二維風(fēng)沙流顆粒速度分布的格子BOLTZMANN模擬
    3.1 邊界的處理
    3.2 無(wú)擋板情形下二維風(fēng)沙流的格子BOLTZMANN模擬
    3.3 有擋板情形下二維風(fēng)沙流的格子BOLTZMANN模擬
第四章 穩(wěn)態(tài)風(fēng)沙流中躍移沙粒沖蝕磨損的數(shù)值模擬
    4.1 沖蝕模型的建立
    4.2 結(jié)果及討論
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 馬穎,任峻,李元東,陳體軍,李炳;沖蝕磨損研究的進(jìn)展[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào);2005年01期

2 鄭曉靜,周又和;風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)研究中的若干關(guān)鍵力學(xué)問題[J];力學(xué)與實(shí)踐;2003年02期

3 鄭曉靜;;風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)中的若干力學(xué)問題研究[J];中國(guó)科學(xué)基金;2006年05期

本文編號(hào)：2894013