脉动风场影响下的风沙流结构数值模拟分析

"脉动风场下风沙流结构的数值模拟"这篇首发论文由闫光虎和武建军共同撰写，来自兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室和土木工程与力学学院。文章通过应用Langevin方程来描述风场的水平和垂直脉动，深入探讨了在脉动风场影响下沙粒的跃移运动轨迹特性。数值模拟结果显示，脉动风场对沙粒的跃移轨迹有显著影响，尤其在沙粒粒径较小的情况下，影响更加明显。当粒径小于0.1mm时，沙粒可能进入悬移运动状态。 基于风场与沙粒运动相互作用的模型，作者们进一步对脉动风场下的风沙流结构进行了数值模拟。模拟结果表明，考虑到脉动风场效应的输沙量计算与实验数据匹配度较高，并揭示了脉动风场强度对输沙量沿高度分布的具体影响。这对理解和预测风沙流动态以及荒漠化过程具有重要意义。 文章的关键点包括脉动风场对风沙流结构的影响，沙粒跃移运动的复杂性，以及湍流风场在风沙运动中的作用。在荒漠化日益严重的背景下，这项研究对于理解风沙运动的物理机制，预防和治理土地荒漠化，以及减少沙尘暴等自然灾害的影响，提供了重要的理论依据。 风沙流结构的研究是风沙物理学的核心部分，它涉及到沙粒在搬运层内的高度分布和变化规律，直接影响到沙尘起扬、分选和运输等过程。尽管已有许多理论模型和实验技术用于研究风沙流结构，但大多假设沙粒运动只受平均风速影响，这与实际的脉动风场条件不符。该论文强调了考虑风场随机波动性质的必要性，这将更准确地反映风沙输运的实际情况。 该研究揭示了脉动风场对风沙流动力学的深刻影响，为风沙运动的数值模拟和防沙治沙策略提供了新的理论支撑，有助于提高我们对风沙灾害防治的科学认识和应对能力。