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可移动式环境风洞气动特性测试与评价 总被引：1，自引：0，他引：1
对中国科学院新疆生态与地理研究所新建的可移动式环境风洞进行了流场测试,分析评价该风洞气动特性,期望对今后的风洞实验开展有所指导。本实验在室内进行,在空洞条件下,用皮托管测量不同风速下（7 m·s-1,12 m·s-1,16 m·s-1）实验段截面风速分布沿流向的变化,测试内容包括风洞实验段的气流稳定性、横向均匀性、紊流度、边界层厚度的分布规律,并与其他环境风洞相比较。结果显示,该风洞气流稳定性系数小于1%,横向不均匀度小于2.5%,紊流度在1%左右,底板边界层和侧壁边界层分别为15 cm和10 cm,表明该风洞使用效果良好,设计合理。 相似文献
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PIV技术及其在风沙边界层研究中的应用 总被引：2，自引：2，他引：0
为了考察粒子图像测速度技术在风沙环境风洞中的测量精度及在风沙边界层研究中的应用潜力,通过筛选适当的示踪颗粒,借助PIV测量系统重新测量了风沙环境风洞中的风廓线,并获得了风沙边界层内跃移沙粒的速度和浓度分布规律。实验结果表明：PIV测得的风速廓线与标准风速廓线仪所测结果相当吻合(R2≥0.99);沙粒跃移的平均水平速度和相对浓度（灰度）沿距离沙面高度分别呈幂函数和负指数分布,沙粒速度随高度和自由风速的增加而增大,相对浓度随高度的增加而快速衰减,风速越小衰减越快,风速越大衰减越慢,这一结果与前人的结论一致。PIV系统为将来能够进行更加精确的风沙运动微观机理研究提供了技术保证。 相似文献
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粗糙床面风廓线的转折特征及其物理意义 总被引：4，自引：3，他引：1
为了进一步认识粗糙床面空气动力学粗糙度的物理意义,理解空气动力学粗糙度对动量传递和跃移起动的影响机制,从风洞试验测定的粗糙床面风廓线转折特征入手,分析了粗糙床面的空气动力学性质并提出了内边界层动量传递及近壁区沙粒起动的可能机制。结果表明,细高粗糙元（方向比率在4~20之间）和孔隙粗糙元（孔隙度在0.15~0.75）风廓线呈现4个转折段,对应的湍流垂直分层为近壁区-尾涡层（Z≤0.15H~0.5H）、内边界层-尾涡层过渡层（0.15H≤Z≤0.75H）、内边界层（0.3H~0.75H≤Z≤1.2H~6H）和内边界层与外边界层过渡层等。粗矮粗糙元（粗糙元的方向比率在0.4~1.25之间）风廓线存在几个转折段,对应气流垂直分层为近壁区-尾涡层（Z≤1H~1.5H）和内边界层（1H~1.5H≤Z≤7H~35H）等。细高粗糙元和孔隙粗糙元覆盖21组床面（侧影盖度在0.007~0.50,粗糙元的高度在10~100 mm）的内边界层内空气动力学粗糙度在0.07~30.74 mm之间,比内边界层以上或以下过渡层的空气动力学粗糙度高几个数量级到数倍;内边界层摩阻风速的0.50~1.66 m\5s-1之间,是内边界层以下过渡层的1.5~10倍、内边界层以上过渡层的摩阻风速的1.1~2.8倍。内边界层的空气动力学粗糙度和摩阻风速分别代表了粗糙床面对气流阻力特征和湍流切应力。内边界层以下过渡层湍流切应力与粗糙元之间光滑地表所受切应力关系不大,而近壁层切应力与光滑地表所受切应力直接相关。近壁层猝发过程上抛运动和内边界层湍流猝发过程下扫运动耦合关系是内边界层的一部分动量传递到近壁区并导致沙粒起动的可能机制。 相似文献
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灌丛沙堆表面压力分布特征的实验研究 总被引：2，自引：2，他引：2
风成沙丘表面压力分布特征直接反映沙丘表面风蚀风积特点,因而是研究沙丘表面地貌过程的重要依据。依据风沙运动实验相似性理论,以新疆和田河流域实测柽柳沙堆为基础,按一定比例缩小制作成四组模型,选用起沙风速区间在6~14 m/s的5组不同风速分别对四组模型在风洞中作纯气流表面压力的模拟实验。结果表明,无植物覆盖的半球形沙堆和圆锥形沙堆的表面压力分布特征存在着较大差异,其中半球形沙堆迎风坡下部有较明显反射涡流,丘顶存在高压剪切气流区域,圆锥形沙堆则不存在这种风压变化,此外半球形和圆锥形沙堆两翼的高低压风蚀区域分布特点也不一致。人工“植物”引发的沙堆丘顶和背风坡区域表面风压的显著变化有利于截留沙尘、保护沙堆免受风蚀并促进沙堆增长。 相似文献
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对一种镁水泥新型材料制作的沙障的防风固沙效益进行了风洞模拟试验,对蜂巢形与正方形的镁水泥板沙障的流场结构、输沙量和蚀积情况进行对比。结果表明：（1）正方形和蜂巢形镁水泥板沙障均形成减速区,蜂巢形沙障减速区范围更小,沙障上方形成加速射流,蜂巢形沙障内部更容易形成气旋。（2）最明显的减速发生在第1个障格内,第2个障格内风速降低幅度减弱,第3个障格内风速降低幅度增强,在第3个障格后,风速降低幅度继续增强,直至到达一定距离,风速降低幅度开始减弱,随着距离增加趋于稳定。随着风速增加,沙障的减速区域并无明显减少。（3）布设镁水泥板沙障后,蜂巢形沙障总输沙量减少率低于正方形,风速≥12 m·s-1时,沙面上方输沙量分布规律归纳为2个部分：低于沙障高度时,输沙量分布遵循指数衰减函数分布;高于沙障高度时,输沙量分布遵循高斯分布。（4）蜂巢形沙障障格内沙面较正方形更为平稳,结合野外观测和材料成本方面,蜂巢形镁水泥板沙障在防风固沙领域有广泛的应用前景。 相似文献
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塔克拉玛干沙漠腹地边界层风场特征 总被引：2，自引：0，他引：2
利用CFL-03边界层风廓线雷达在塔中开展了边界层风场探测研究,根据2010年4月1日至2010年11月30日连续的边界层风场探测资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层风场时空分布特征,得到了4月至11月各月的高空风廓线。结果表明,塔中春秋季风场结构类似,中高层多为西风,风速较大,低层多为东风,风速较小,整层风速与高度成正比;夏季高层风速变小,低层风速增大,东风层增厚,夏季塔中地区上空100～200 m高度层存在明显风速切变带。 相似文献
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根据2008年南极中山站的臭氧气球探空观测和塔层自动气象站数据,以及同时期的再分析资料,分析下降风(Katabatic wind)发生时的普里兹湾沿岸和东南极内陆地区的天气形势、中山站的边界层特征、气象要素的日变化规律。并利用对数风速廓线定律模拟中山站下降风,与实测值进行对比。个例研究表明,在晴朗的夜间或多云的白天,内陆地区冰面辐射冷却,导致气温降低,与普里兹湾沿岸地区的温度梯度大。此时内陆地区受高压控制,成为辐散中心,且高压的位置决定普里兹湾东岸和西岸的下降风强度。中山站的下降风出现在边界层低层,地面风速大,风向主要为东、东北东,导致强不稳定层结、气温和位温迅速降低。对数风廓线定律模拟中山站下降风的能力有限。 相似文献
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横向沙丘气流平均速度变化规律的风洞模拟 总被引：10，自引：8，他引：2
在沙丘动力系统中,存在沙丘形态、气流、沙粒运移三者之间复杂的相互作用。通过风洞实验的方法,针对不同形态的6组横向沙丘模型,采用粒子图像测速系统,测量了模型沙丘周围气流水平速度和垂直速度的变化规律。实验结果表明,横向沙丘迎风坡水平气流存在1.28～1.89之间的加速率,垂直气流存在上扬趋势,这二者均有随沙丘迎风坡坡度增大而增大的趋势。在横向沙丘背风坡,由于气流的分离,水平气流速度减小并出现反向,其大小约为自由风速的17％;垂直气流速度存在下沉趋势,其最大沉速出现在气流重附点附近;背风坡气流速度的变化受沙丘迎风坡坡度影响较小,受自由风速的影响较大。沙丘对气流速度的改变在近地层较为显著,随着高度的增加地形影响逐渐减小。 相似文献
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风洞实验方法在沙漠学研究中的应用 总被引：7，自引：0，他引：7
风沙运动和防治风沙、风雪流工程等的模拟实验研究表明,风洞实验技术应用于沙漠学研究中,进行半定量、定量的测量,可以提高研究水平,更好地解决生产实践任务。 相似文献
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Analysis of velocity profile measurements from wind-tunnel experiments with saltation 总被引：6，自引：0，他引：6
Investigations of wind-field modification due to the presence of saltating sediments have relied heavily on wind tunnels, which are known to impose geometric constraints on full boundary layer development. There remains great uncertainty as to which portion of the vertical wind-speed profile to analyze when deriving estimates of shear velocity or surface roughness length because the lower sections are modified to varying degree by saltation, whereas the upper segments may be altered by artificially induced wake-like effects. Thus, it is not obvious which of several alternative velocity-profile parameterizations (e.g., Law of the Wall, Velocity Defect Law, Wake Law) should be employed under such circumstances.A series of experimental wind-tunnel runs was conducted across a range of wind speed using fine- and coarse-grained sand to collect high-quality, fine-resolution data within and above the saltation layer using thermal anemometry and ruggedized probes. After each run, the rippled bottom was fixed with fine mist, and the experiment repeated without saltation. The measured wind-speed profiles were analyzed using six different approaches to derive estimates of shear velocity and roughness length. The results were compared to parameter estimates derived directly from sediment transport rate measurements, and on this basis, it is suggested that one of the six approaches is more robust than the others. Specifically, the best estimate of shear velocity during saltation is provided by the logarithmic law applied to the profile data within about 0.05 m of the bottom, despite the fact that this near-surface region is where profile modification by saltating sediments is most pronounced. Uncertainty remains as to whether this conclusion can be generalized to field situations because progressive downwind adjustments in the interrelationship between the saltation layer and the wind field are anticipated in wind tunnels, thereby confounding most analyses based on equilibrium assumptions. 相似文献
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戈壁地区公路防沙措施防沙效应的风洞试验 总被引：2，自引：2，他引：0
以穿越河西走廊西部戈壁荒漠的嘉峪关至安西一级公路为研究对象,基于风洞模拟试验,针对不同类型公路路基横断面和防护措施设计模型,采用粒子图像测速系统,研究模型的流场变化,进而探讨戈壁公路风沙危害形成机理及防沙措施。研究结果表明:①由于研究区内风沙活动以不饱和风沙流为主,携沙风对公路路基掏蚀、磨蚀严重,需要对路基边坡进行有效砌护;②为了在公路表面形成输沙通道,中央隔离带地表与行车路面应保持同一高度,隔离带采用空隙度大于30%的疏透型;③在公路两侧沙源丰富地段,公路边坡的坡角应小于40°,并且取消防洪沟,以防止沟内积沙;④在沙源丰富地区,公路两侧由外到内依次铺设草方格、覆盖砾石、设置积沙沟的防沙带,可以减少气流中的含沙量,阻止流沙上路,有效解决公路风沙危害问题。 相似文献
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以塔克拉玛干沙漠腹地的沙粒胶结体（Sand Cemented
Bodies,SCB）为研究对象，通过野外自然状态下吹蚀不同沙粒胶结体覆盖度的沙盘，计算沙面风蚀（积）量，并对覆盖度与风蚀率、抗风蚀效率的关系进行分析。结果表明：风蚀量随沙粒胶结体覆盖度的增加而减小，随吹蚀时间的增加而增加；当覆盖度大于30%时，沙面发生风沙堆积，且堆积量随覆盖度和吹蚀时间的增加而增加；沙粒胶结体的抗风蚀效率随覆盖度的增加而线性增大。沙面蚀积转化临界覆盖度为30%左右，且该覆盖度下床面抗风蚀效益最佳。通过对比沙粒胶结体抗风蚀效益的风洞模拟和野外实验，表明风况、风速、沙粒胶结体粒径组合不同可导致沙面蚀积差异和临界覆盖度不同。因此，塔克拉玛干沙漠腹地发育的沙粒胶结体具有很好的风蚀抑制功能，可作为流沙固定新措施继续研究开发。 相似文献
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《Geomorphology》2001,36(3-4):155-165
Sand transport by wind is a special case of two-phase flow of gas and solids, with saltating grains accounting for about 75% of the transport rate. This form of flow is not only the main external agent moulding aeolian landforms but also the motive force responsible for transport, sorting and deposition of aeolian sediments. High-speed multiflash photography is an effective method of studying the distribution of velocity and energy of saltating grains within the boundary layer of wind tunnel. The experimental wind shear velocities were set at 0.63, 0.64, 0.74 and 0.81 ms−1. The statistical study of the results showed that there is a power function relation between mean velocity and height of saltating grains. As the height is divided into 0.5-cm intervals, the sand grain velocities at various levels are consistent with the Pearson VII distribution pattern. The variations in kinetic energy and total energy of sand grains with height accord with the pulse peak modified with power term (Pulsepow) law; the maximum values occur at heights of 6 cm or so and tend to shift upward with increasing wind velocity. 相似文献
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Sand velocity in aeolian sand transport was measured using the laser Doppler technique of PDPA (Phase Doppler Particle Analyzer) in a wind tunnel. The sand velocity profile, probability distribution of particle velocity, particle velocity fluctuation and particle turbulence were analyzed in detail. The experimental results verified that the sand horizontal velocity profile can be expressed by a logarithmic function above 0.01 m, while a deviation occurs below 0.01 m. The mean vertical velocity of grains generally ranges from − 0.2 m/s to 0.2 m/s, and is downward at the lower height, upward at the higher height. The probability distributions of the horizontal velocity of ascending and descending particles have a typical peak and are right-skewed at a height of 4 mm in the lower part of saltation layer. The vertical profile of the horizontal RMS velocity fluctuation of particles shows a single peak. The horizontal RMS velocity fluctuation of sand particles is generally larger than the vertical RMS velocity fluctuation. The RMS velocity fluctuations of grains in both horizontal and vertical directions increase with wind velocity. The particle turbulence intensity decreases with height. The present investigation is helpful in understanding the sand movement mechanism in windblown sand transport and also provides a reference for the study of blowing sand velocity. 相似文献
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地形对包兰铁路沙坡头段防护体系的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
选择沙坡头铁路防护体系典型断面,利用野外风场观测与风洞模拟,讨论地形在道路防沙体系中的作用。结果表明,防护体系前沿栅栏沙丘下风向10倍沙丘高度的水平范围内,地表摩阻风速通常小于临界值;风速递减系数随防护距离的增大而增大,地形倾斜和起伏对贴地层风力减弱的贡献占防护体系风速削弱程度的43%。自流沙区至铁路路基,潜在输沙率迅速波动降低,其中地形变化使得防护体系内潜在输沙率降低50%以上。这表明,地形是沙坡头铁路防护体系发挥卓越功能的重要因素,栅栏沙丘已成为防护体系的重要构成部分。 相似文献
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Sand transport by wind plays an important role in environmental problems.Formulating the sand-transport rate model has been of continuing significance,because the majority of the existing models relate sand-transport rate to the wind-shear velocity.However,the wind-shear velocity readapted to blown sand is difficult to determine from the measured wind profiles when sand movement occurs,especially at high wind velocity.Detailed wind tunnel tests were carried out to reformulate the sand-transport rate model,followed by attempts to relate sand-transport rate to parameters of wind velocity,threshold shear-velocity,and grain size.Finally,we validated the model based on the data from field observations. 相似文献