风沙流中基于宏观颗粒模型的沙粒浓度分布

摘要：

风沙侵蚀是造成土地沙化和干旱区地貌的主要原因,其中沙粒的浓度分布是研究输沙量、颗粒碰撞、风沙流结构等特征的主要影响因素,也是了解颗粒碰撞过程和风沙两相流耦合过程的重要研究内容.为了考虑沙粒与气流的力平衡、阻力和扭矩的变化、碰撞及摩擦等影响,运用了一种新的宏观颗粒模型(macroscopic particle model,MPM)研究沙粒在气流中的运动.与前人研究结果进行比较后发现,宏观颗粒模型在不需要任何附加模型的前提下,能实现风沙两相耦合的准直接数值模拟,根据沙粒运动速度云图所示的风沙流运动状态的不同,沙粒浓度的垂向分布会出现结论不一致的现象.颗粒流系统的内在非线性是造成风沙流运动状态不均匀、不一致的主要因素.数值模拟结果表明,利用MPM模型中的离散颗粒追踪、颗粒速度和位置等信息能够研究多相流条件下的风沙运动机理.

关键词：宏观颗粒模型;风沙流;颗粒轨迹追踪;沙粒浓度

所属期刊栏目：21

分类号：O359(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金51968069,11662019

在线出版日期：2021-11-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：12377-12382