风速对海岸风沙流中不同粒径沙粒垂向分布的影响

 选择河北昌黎黄金海岸状态自然、规模高大、形态典型的海岸横向沙脊,野外实地观测不同风速下海岸沙丘表面风沙流中不同粒径组沙粒垂向分布的变化。结果表明,随着风速的增大,海岸横向沙脊表面不同粒径组的沙粒在距地表60 cm高度内输沙量的垂向分布呈现出了不同的变化特点,其中粗沙的总输沙量减少,但中沙和细沙增加,在不同高度层内的变化亦不一致;相对输沙量基本呈现为下层减少、中层增加或基本持平、上层减少的变化特点,但各个变化层位的高度不一;垂向分布模式,粗沙转变为典型负幂函数分布,中沙由负幂函数转变为指数函数,细沙则为典型的指数函数布模式。究其原因,主要应与不同风速气流的携沙极限、随风速增大增加了沙粒的搬运高度以及不同粒径组沙粒的主导运动方式有关。     

近床面风沙流的颗粒拟流体大涡模拟分析

通过气相大涡模拟与基于颗粒动理学理论的颗粒相湍流拟流体模型进行耦合,对近床面风沙气固两相三维运动进行了数值计算。相同来流风速下,对跃移层内沙相速度、沙相浓度及沙粒脉动均方根速度沿近床面高度变化进行了统计分析,对比了模拟参数结果与相关实验值之间的差异。结果表明:所建计算模型能较好地揭示近床面风沙流特性,低沙相浓度运动模拟中2种曵力系数模型计算得到的各个宏观参数统计量趋于一致;跃移层内沙相平均流向速度随近床面高度的增加呈递增趋势,沙相浓度随近床面高度的增加呈递减趋势,沙相流向脉动均方根速度在跃移底层呈现单一峰值状。模拟结果获得了与相关实验结论相类似的变化规律,得出准确选取沙粒碰撞弹性恢复系数是准确揭示沙相速度脉动强弱的关键。     

输沙量对海岸沙丘表面风沙流中不同粒径沙粒垂向分布的影响

 在我国海岸沙丘的典型分布区河北昌黎黄金海 岸,对不同输沙量下海岸沙丘表面风沙流中不同粒径组沙粒垂向分布的变化进行了野外观测。结果表明,在风速相近、物质组成一 致和下垫面性质相同情况下,随着风沙流总输沙量的增加,在非均匀沙床面上不同粒径组沙粒的垂向分布呈现出了不同的变化特点 。其中,随总输沙量增加粗沙输沙量总量并无增加,其输沙量下层减少、中层增加、上层减少,垂向分布转变为典型负幂函数模式 ;中沙在不同高度的绝对输沙量均有增加,相对输沙量下层（0~4 cm）减少、上层（4~60 cm）增加或基本持平,其垂向分布基本 符合指数递减规律,尤其是在0~60 cm高度内的分布随总输沙量的增加由负幂函数转变为指数函数;细沙输沙量总量和不同高度的 输沙量均有不同程度的增加,相对输沙量下层（0~6 cm）减少、上层（6~60 cm）基本持平或增加,垂向分布符合典型的指数函数 布模式。究其原因,主要应与不同风速气流的携沙极限以及不同粒径组沙粒的运动方式密切相关。     

土壤风蚀中粉尘释放规律研究

针对目前土壤风蚀中粉尘释放模型研究中缺乏不同粒径颗粒流量与地表颗粒粒径组成间联系描述的现状，对由黏土和沙粒组成的类土壤地表进行风洞实验，实验中依据黏土质量份额的不同准备了6种类土壤混合颗粒分别进行实验研究．实验结果表明由于黏土颗粒和沙粒分别做悬移和跃移运动，其质量流量廓线形式也完全不同．风蚀过程中做跃移运动的不同粒径沙粒的质量流量廓线在对数．线性坐标中都呈直线，且其斜率近似相等．风蚀过程中沙粒输运率随地表黏土颗粒质量份额的变化而改变，粉尘输运率与沙粒输运率的比与它们在地表的质量比成正比．每一粒径组分的输运率占沙粒总输运率的份额与地表中该粒径组分占总沙粒的质量份额成正比，比例系数只与该粒径组分的粒径有关．通过本文的实验结果可以将粉尘以及不同粒径沙粒组分的输运率与它们在土壤地表中的质量组成联系起来．     

带电沙粒的跃移云数值模型

给出吹过无限大平坦沙面的稳定风场中风、跃移沙粒及静电力相互耦合的方程 ,并用简化的沙粒——床面碰撞模型求解了方程 .计算结果表明静电力对沙粒跃移轨道及贴地风速有强烈影响 ,当跃移沙粒的带电量为 - 6 0 μC/ kg时 ,计算所得的跃移层中风速沿高程分布与实验结果相吻合     

复式河道滩槽泥沙粒径分布特性

以实体模型概化水槽为基础,研究水深、含沙量及泥沙级配等因素对滩槽泥沙粒径分布的影响.复式河道滩槽泥沙粒径的分布一般具有进口悬沙粒径大于出口悬沙粒径、主槽床沙粒径大于滩地床沙粒径、主槽悬沙粒径大于滩地悬沙粒径以及床沙粒径大于悬沙粒径等基本特征;滩槽床沙粒径比随滩槽相对水深的增加而增加,但滩槽悬沙粒径比随相对水深的变化不大;滩槽床沙粒径比随着含沙量的增加而减小,粗颗粒泥沙的减小幅度要比细颗粒泥沙大,而滩槽悬沙粒径比随含沙量变化不大;滩槽悬沙粒径比及床沙粒径比均随着来沙粒径的增大而减小,滩槽床沙粒径比的变化幅度要大于悬沙粒径比的变化幅度.通过分析滩槽泥沙粒径分布的主要影响因素,建立了相应的经验公式.     

神经网络方法在计算沙粒起跃初速度分布中的应用

利用神经网络的自适应、自学习功能,以有限的实验数据为训练样本,建立了描述风速、粒径与沙粒起跳初速度分布函数之间映射关系的神经网络模型.利用此网络可以预测得到实验尚未给出的沙粒初速度分布函数中的拟合参数,可快捷、有效地弥补实验数据的不足.     

高溜井卸矿气流诱导粉尘污染研究

为掌握金属矿山高溜井卸矿风流及粉尘的时空变化规律,采用相似原理推导出了高溜井卸矿气流及粉尘的相似准则数,以相似准则数为基础建立了溜井相似实验模型,并通过相似实验及数值模拟对不同卸矿流量、不同矿石粒径及不同卸矿高度下溜井内气流变化、粉尘运移规律进行研究.研究结果表明:溜井第一中段卸矿时,第一、二中段井口压差为负,第三、四中段压差为正;三、四中段有粉尘被卸矿气流带出,为溜井主要产尘点;随卸矿流量的增加,产尘点的风速及粉尘浓度呈现出先增加后减少的规律,卸矿流量为1.0 kg/s时风速及产尘量最大;卸矿流量不变时,产尘点的风速与矿石粒径呈反比,粉尘浓度与矿石粒径为幂函数关系,指数最大值为-0.63;卸矿流量及矿石粒径不变时,卸矿高度越大产尘点的风速及粉尘浓度越大.     

预测混凝土中氯离子扩散的概率密度演化方法

在氯盐环境下,为更加精确地预测混凝土桥梁中的氯离子浓度分布的随机性,将氯离子扩散系数看作服从正态分布的随机变量,通过理论推导建立氯离子浓度分布的概率密度演化方法,并进行变参数分析。结果表明:氯离子浓度概率密度分布的均值随着深度的增加而降低,但其均方差随着深度的增加而增加;氯离子浓度概率密度分布的均值随着扩散时间的增加而增加,但其均方差随着扩散时间的增加而减小;氯离子浓度概率密度分布的均值和均方差均随着扩散系数的均值和均方差而发生一致的变化。     

风速引起的湍流对挥发性污染物传质的影响

为分析风速引起的水、气及其交界面的湍流对挥发性污染物在水气交界面挥发传质的作用,将挥发性污染物水气耦合扩散模型与可实现k-ε模型相结合,预测挥发性污染物水体点源泄漏后的时空分布。分析结果表明:风速增加,水气交界面附近时均速度梯度增加,进而导致湍动能和湍能耗散率增加。风速引起的湍动能和湍能耗散率的提高增强了污染团尾部的挥发传质,风速越大,污染团尾部的浓度分布占据的空间越大。湍动能和湍能耗散率越高,水中污染物浓度下降越快。风速对气侧污染物扩散的影响要先于对水侧污染物扩散的影响。湍能耗散率随风速增加而增加的程度高于湍动能随风速增加而增加的程度。     

某内陆核电厂冷却塔雾羽对环境要素变化的响应分析

 冷却塔雾羽扩散直接影响冷却塔周围区域居民生活环境,是内陆核电厂散热系统运行环境影响评价时首要考虑的重要问题。应用冷却塔环境影响评价模型（SACTI）,针对不同环境温度和风速变化情景下自然通风冷却塔雾羽特征参数进行模拟,以确定不同季节气象要素变化可能对冷却塔雾羽扩散产生的影响。研究表明,SACTI 模型预测的不同温度条件下雾羽长度发生频率随温度增高呈下降趋势;雾羽高度发生频率随温度下降呈增加趋势、随温度增高呈减少趋势;雾羽半径发生频率随温度变化呈减少趋势。不同风速条件下,雾羽长度发生频率随风速增加呈增加趋势,雾羽高度发生频率随风速增加呈减少趋势,雾羽半径发生频率随风速增加呈减少趋势。冷却塔雾羽受温度和风速影响显著,直接影响不同季节冷却塔雾羽扩散。     

气泡雾化喷嘴下游流场的特性分析

用Fluent软件对气泡雾化喷嘴下游不同截面雾化液滴的平均直径和速度分布进行了模拟计算.分析了雾化粒径与喷嘴直径、气液质量比、气体压力和液体流率之间的关系,以及雾化粒径和流动速度随喷嘴距离(轴向和径向)的变化规律.结果表明,雾化粒径与喷嘴直径之间呈近似正比关系,与气液质量比之间呈近似反比关系,而与气体压力和液体流率之间则存在最优匹配问题.随着喷嘴距离的增大,雾化粒径增大,而流动速度减慢.     

风沙流中气固两相速度场的PIV-PLIF测量

结合粒子图像测速技术与平面激光诱导荧光法,对风沙流中气固两相的速度场同时进行了测量.实验采用罗丹明B溶液作荧光剂,通过超声雾化方式产生平均直径为2 μm的气相荧光示踪粒子.使用两组滤镜分别过滤荧光(橙色)与激光(绿色),通过两个CCD相机分别获得气固两相示踪粒子图像对.采用互相关算法及相应的图像处理方法进行后处理,从而获得两相的速度场.结果显示:风沙流两相的速度廓线在上部均满足对数分布;随着高度的降低,在床面附近风速梯度单调递减,风速廓线下凹,而沙粒与风场不断交换动量,相应地沙粒相速度廓线也会出现向下的偏离;6组沙样的速度廓线发生偏离的高度基本一致;沙粒粒径不仅影响沙粒本身的运动速度,同时对气相风场也有一定的影响.     

类土壤地表颗粒稳态输运的风洞实验研究

通过风洞实验研究了由细沙粒和粗粉粒组成的类土壤颗粒的风力输运过程，实验发现沙粒的质量流量廓线与粉粒的质量流量廓线形式完全不同，在对数一线性坐标中沙粒廓线为直线而粉粒廓线呈3次曲线型，发现粉粒的存在对沙粒的质量流量廓线斜率没有影响，只是改变了沙粒的总输沙率，根据粉粒对沙粒输运特性影响的不同，粉粒质量分数存在一临界值，对于本实验中所用材料此临界值为15％，在低于此临界值时，输沙率随粉粒的质量分数的增大而增大；当高于此临界值后，输沙率随粉粒的质量分数的增大而减小，实验中沙波纹的高度和波长随风速及粉粒的质量分数的增大而增大，而当粉粒的质量分数超过15％时沙波纹消失。     

风沙环境对风力机气动性能的影响

风沙环境中，沙尘会对风力机气动性能产生影响。基于欧拉双流体模型，研究来流风速10m/s的情况下，不同的沙粒体积分数、粒径对翼型du93,s802和s803升力的影响。结果表明：在一定范围内，随着沙粒的体积分数增大，叶片的升力大小呈线性增加，其中s803翼型增幅最明显，达到16.74%;du93翼型增幅最小，为14.62%;沙粒的粒径对叶片的升力影响微弱，可忽略不计；三种翼型中s803产生的升力最大，s802次之，du93气动性能最差。研究结果对风沙环境下，风力机翼型选取具有指导意义。     

综采工作面割煤作业粉尘运移扩散规律模拟

为掌握矿井采煤工作面粉尘运移扩散规律、对井下综采工作面空间防尘系统设计提供依据,以新街台格庙矿区规划的大采高工作面为研究背景,运用Solidworks和ANSYS软件建立采煤工作面几何物理模型,结合气固两相流理论对采煤机割煤作业粉尘运动情况进行数值模拟。对比分析不同入口风速、采煤机工作方式和粉尘粒径时工作面粉尘浓度分布特征。结果表明：工作面风速在沿程方向上整体呈现低-高-低的波动趋势,在采空区至煤壁方向上逐渐增高;在采煤机下风侧滚筒截煤粉尘叠加形成长度达60 m的高浓度粉尘区,浓度超2 000 mg/m³;采面入口风速是影响粉尘浓度的主要因素,采面粉尘峰值浓度与沿程浓度随风速增加而降低;采煤机工作方式改变使得粉尘浓度在水平高度上分布出现显著差异,造成粉尘重点防治区域变化;粉尘粒径越小,工作面呼吸带高度粉尘峰值浓度越高,粉尘颗粒漂浮现象越明显。研究结果有效掌握了大采高工作面粉尘运移扩散规律,为工作面防尘布置提供参考,对实现综采工作面的安全开采具有指导意义。     

基于欧拉双流体模型的风沙运动模拟

针对风沙运动的复杂性,基于N-S方程和标准k-ε湍流模型,利用CFD商业软件Fluent 6.3中的欧拉双流体模型,数值模拟了在不同摩阻风速、不同颗粒粒径下风沙流场随时间的变化情况,给出了风沙流达到稳定状态时所需的时间和给定空间位置上沙粒相体积分数的分布曲线.模拟的主要结果与已有的文献报道相一致,从而说明该模型可以用于风沙颗粒流体体系的动力学特性研究.     

广东沿海地区风场特征

根据广东沿海地区大气边界层测试资料和气象台站连续５ａ的常规观测资料,分析广东沿海地区边界层风场的基本特征．结果表明：广东沿海地区盛行偏东风,平均风速较大,但静风频率也较高．四季都有海陆风,以珠江口地区出现频率最高．各地近地层盛行风向不同,５００ｍ以上高度盛行风向差异较小．夏季风速随高度增加而增加,冬季随高度呈双峰型分布．大气稳定度以中性Ｄ类为主,地区差异较明显,珠江口附近不稳定类稳定度最小．     

植被条件对近地表风速垂线分布的影响

本文对有无植被时近地表风速垂线分布进行了对比,定量地研究了植被条件对近地表风速垂线分布的影响,确定了不同植被条件与风速减小率之间的关系.通过研究发现:不同高度上的风速减小率随着植被模型行距或株距的增加均呈减小的趋势,高度为10cm和5cm的植被模型,其4cm高度的风速减小率均随行距和株距的变化均服从相似的指数函数形式,通过对比拟合曲线方程系数可知,株距的变化对风速的改变影响更大.不同高度上的风速减小率随植被侧影盖度均呈指数递增的趋势,通过两种高度的植被模型之间的对比可知,植株高度较高,密度较小植被的防风蚀效果可由植株高度较矮、种植密度大的植被达到.     

环境因素对复合绝缘子积污特性的影响

复合绝缘子在电力系统中被广泛应用,研究复合绝缘子积污特性与影响因素对降低绝缘子污闪事故的发生有着重要意义。基于FXBW4-10/100型复合绝缘子,建立了欧拉双相流绝缘子积污模型,对不同风速、粒径、浓度下绝缘子的表面积污特性进行研究。结果表明：污秽颗粒主要集中在绝缘子的迎风侧以及背风侧,绝缘子侧风侧积污较少;下表面积污体积分数高于上表面;随着风速的增加,绝缘子迎风侧与背风侧积污体积分数逐渐增大,侧风侧的积污体积分数先增加后减小;绝缘子表面的污秽程度随颗粒浓度的增加近似呈线性增加,整体积污均呈伞形分布;背风侧的积污程度随着颗粒粒径的增加呈现先增大后减小的情况。