沙粒带电及风沙电场对风沙跃移运动影响的研究

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该论文针对当前风沙运动力学机理和土壤风蚀研究中所关注的一些微观研究与宏观研究方法及其过渡问题,结合风沙电这一自然现象,开展了有关风沙电效应下风沙运动机理微宏观研究方面的一些基础性实验与理论建模及分析研究.主要研究内容如下:首先利用风洞实验测量了风沙流中的风速廓线、输沙率沿高度分布、运动沙粒带电量以及风沙电场沿高度分布,为后续理论建模和定量分析提供了基础数据与判断依据;通过建立风与带电沙粒相互耦合作用时的单颗粒轨道的风沙跃移运动方程,定量分析了Magnus力和静电力对风沙运动和土壤风蚀研究中关注的一些宏观量的影响;采用多维约束最优化方法,从前面的实验结果出发,建立了起跳沙粒初速度分布函数的数值反演模式,在此基础上给出了定量反演结果;通过考虑沙粒带电及其风沙电场、风与沙的耦合作用,拓展了风沙跃移运动理论模型,并对这一非线形耦合问题建立了一可行的数值方法,给出了一些定量数值模拟结果,在此基础上讨论了静电力对风沙跃移运动的影响;在已知初速度分布函数的基础上,建立了稳态风沙跃移云数值模型,并将数值模拟结果与实验结果进行了比较.
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