风沙运动中沙粒旋转角速度的数值模拟与分布规律

本文主要探讨了风沙运动中沙粒旋转角速度变化的规律，通过数值模拟的方法来深入理解这一风沙灾害的关键因素。研究团队由岳高伟、蔺海晓和贾慧娜组成，来自河南理工大学土木工程学院，他们的工作聚焦于建立一个能够描述风、沙和温度相互作用的数学模型，以模拟风沙运动过程中沙粒旋转角速度的动态行为。 在风沙运动中，沙粒的旋转速度是一个重要的物理量，它不仅影响沙粒自身的运动状态，还对风沙的输沙率、平均跃移轨迹等宏观特性产生显著影响。研究发现，不同高度处沙粒的旋转角速度分布呈现出单峰非对称特性，峰值具有明显的尖点，意味着当沙粒以大约400转每秒（r/s）的下旋速度旋转时，其概率密度达到最大值。这个结果揭示了沙粒旋转速度与风力、地面条件等环境因素的密切关系。 值得注意的是，文中提到的Magnus效应在这个过程中扮演了关键角色。Magnus效应是物理学中的一个现象，它指的是旋转物体在流体中受到额外的横向力，这在风沙运动中可能导致沙粒偏离原本的直线轨迹。当沙粒开始跳跃并在上升阶段以及即将落地时，其旋转速度会经历较大的变化，这是Magnus效应在风沙运动中的具体体现。 通过数值模拟的结果，研究者得以量化这些现象，并为理解和预测风沙灾害的行为提供了重要的理论依据。这对于风沙防治措施的设计、风沙运动的控制策略以及风沙地貌的形成机制研究都具有重要意义。本文的研究成果被发表在《现代科技》（1673-9787），文献标识码为A，进一步推动了该领域内的学术交流和技术进步。