风沙流是高雷诺数湍流多相流,其中存在湍流流场和颗粒间强烈的相互作用。近地表湍流气流和颗粒运动更加复杂,是导致两相壁湍流复杂性的关键。为了获得湍流特性对近地表风沙流的影响,本论文通过壁模型大涡模拟开展了以下工作,包括对两相流中不同流场和颗粒近壁模型的检验,将更可靠的近壁模型应用于风沙流的数值模拟,分析了湍流脉动和大气边界层厚度对近地表流场和颗粒运动的影响。与已有数值模拟相比,本文创新点在于:1)流场近壁模型采用了包括动量方程中非平衡项影响的积分（Integral）壁模型;2)在三维粒床碰撞模型中考虑了冲击参数对颗粒碰撞后速度恢复系数的影响。通过对近地表风沙流的数值模拟,本论文得到的创新性结果主要有:1)Integral壁模型对流场和颗粒统计量的预测效果更好,例如壁面剪切应力脉动、颗粒体积分数和输沙强度。引入冲击参数对速度恢复系数影响的击溅函数可以体现沙粒总体恢复系数随冲击速度的变化规律。与基于实验得到的经验或半经验击溅函数相比,三维粒床碰撞模型得到的冲击和起跳速度更接近实际观测。2)实验研究中忽略了运动高度相对较低的低能量颗粒,本文给出这一临界高度为5倍粒径,其中运动高度小于5倍粒径冲击颗粒占总冲击颗粒数的比为35%～40%。轨迹高度大于5倍粒径的颗粒尺度分布与已有研究一致,然而,若考虑所有颗粒运动,模拟结果出现了一些新现象。除此之外,只考虑轨迹高度大于5倍粒径速度分布会高估风沙流中的单宽输沙率。当摩阻风速在0.3～0.8m·s-1之间变化时,壁模型大涡模拟得到其相对误差可达到55.6%～6.6%。3)边界层厚度通过影响湍流特征尺度影响了近地表的颗粒运动。颗粒平均速度和最大跃移高度与边界层厚度和摩阻风速成正比。较低的边界层厚度（H=0.3m）限制了风沙流的发展,而H=12.0m的单宽输沙率小于真实的野外观测,这说明在真实的野外边界层下,输沙率会进一步增加。边界层厚度越大,基于垂向积分浓度得到的沙条带流向和展向的特征尺度越大,即颗粒的聚集效应越明显,反之,颗粒越趋向于均匀分布。