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栅栏沙丘表面流场的二维数值模拟
Two-dimensional Numerical Simulation of the Airflow Field on a Sand Dune with Fence

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张春来 1   杨焱 2 *   黄晓琪 1   沈亚萍 1   尤力强 1  
文摘 数值模拟是研究风沙地貌形态动力学和风沙工程工作原理的有效途径.本文利用数值模拟方法,通过对比不同的迎风坡度以及迎风坡上部设置阻沙栅栏条件下的沙丘近地面流场特征,讨论了沙区道路防护体系前沿“栅栏沙丘”形成发育的流场条件.结果表明,随沙丘迎风坡坡度增大,背风坡回流区变高、变长,且坡度>15°后背风坡回流区流场基本不再变化.沙丘迎风坡阻沙栅栏的影响主要体现在气流的提前分离及其背风侧小涡的形成,回流区范围因叠加而变得更高、更远.这种流场变化特征对沙丘表面风沙过程具有显著影响,是形态趋于高大、断面趋于对称的栅栏沙丘形成发展的原因所在.
其他语种文摘 Numerical simulation is an effectual means to make clear the topographic dynamics of aeolian landforms and blown sand control engineering.Making use of numerical simulation and by comparing the near surface airflow field above different windward slopes with or with no fence being set up at the upper windward slope,this paper discussed the airflow conditions for the formation and development of “fence dunes” that existed at the front edge of railway or highway protective systems in desert regions.The results show that backflow zone in the dune lee side gets higher and longer with the increase of windward slope.When the windward slope is steeper than 15°,backflow field in the lee changes little.The main effects of the fence at the upper windward slope are demonstrated by airflow separation in advance and the formation of small vortex in the lee side of the fence,which leads to the superimposition of backflow zone in the lee side of the fence to that in the lee of the dune and therefore makes it higher and longer.Such a reshaped airflow remarkably influences the aeolian processes on the dune and contributes to the formation and development of the “ fence dune “ that is characterized by growing height and approximately symmetric cross section.
来源 应用基础与工程科学学报 ,2019,27(1):15-23 【核心库】
DOI 10.16058/j.issn.1005-0930.2019.01.002
关键词 栅栏沙丘 ; 表面流场 ; 压力分布 ; ; 数值模拟
地址

1. 北京师范大学地理科学学部, 防沙治沙教育部工程研究中心;;地表过程与资源生态国家重点实验室, 北京, 100875  

2. 中国科学院力学研究所, 高温气体动力学国家重点实验室, 北京, 100190

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 1005-0930
学科 自然地理学
基金 国家自然科学基金项目
文献收藏号 CSCD:6421458

参考文献 共 17 共1页

1.  张克存. 青藏铁路沿线阻沙栅栏防护机理及其效应分析. 中国沙漠,2011,31(1):16-20 CSCD被引 20    
2.  罗万银. 直立阻沙栅栏流场特征的风洞模拟实验. 中国沙漠,2009,29(2):200-205 CSCD被引 27    
3.  马晓洁. 包兰铁路沙坡头段防护体系前沿栅栏沙丘形态与近地面流场. 中国沙漠,2013,33(3):649-654 CSCD被引 10    
4.  Miao T D. Computer simulation of aeolian sand ripples and dunes. Physics Letters A,2001,288:16-22 CSCD被引 9    
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10.  Wilson J D. Calculation of winds disturbed by an array of fences. Agricultural and Forest Meteorology,2003,115:31-50 CSCD被引 6    
11.  Santiago J L. Experimental and numerical study of wind flow behind windbreaks. Atmospheric Environment,2007,41:6406-6420 CSCD被引 27    
12.  张春来. 包兰铁路沙坡头段防护体系近地面流场特征. 应用基础与工程科学学报,2006,14(3):353-360 CSCD被引 19    
13.  屈建军. 包兰铁路沙坡头段风沙运动规律及其与防护体系的相互作用. 中国沙漠,2007,27(4):530-533 CSCD被引 3    
14.  曾秋兰. 高速公路透风型挡风墙不同位置防风特性的数值模拟研究. 中国沙漠,2012,32(6):1542-1550 CSCD被引 4    
15.  Spalart P R. A one-equation turbulence model for aerodynamic flows. AIAA Paper.AIAA-1992439,1992 CSCD被引 1    
16.  郭永怀. 边界层理论讲义,2008 CSCD被引 13    
17.  哈斯. 腾格里沙漠东南缘沙丘形态示量特征及其影响因素. 中国沙漠,1995,15(2):136-142 CSCD被引 19    
引证文献 2

1 康永德 塔克拉玛干沙漠空气动力学粗糙度对粉尘释放的影响 应用基础与工程科学学报,2022,30(4):846-857
CSCD被引 1

2 何晨晨 民勤绿洲外围新月形沙丘宽高比与移动速率变化特证 干旱区研究,2023,40(2):280-291
CSCD被引 4

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