火星風(fēng)沙流發(fā)展演化的數(shù)值研究.pdf

1、火星風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)對(duì)當(dāng)前火星地表演化過(guò)程和大氣輻射有著重要的影響。所以，對(duì)于火星風(fēng)沙流的深入認(rèn)識(shí)將有助于人們對(duì)火星地表和大氣過(guò)往歷史的認(rèn)識(shí)和未來(lái)發(fā)展演化的預(yù)測(cè)，也將為其他星球上的風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)研究提供借鑒和研究范例。本學(xué)位論文首次提出了一個(gè)沙粒起跳初值不依賴實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)分布規(guī)律、可實(shí)時(shí)反映風(fēng)沙流演化、且適用于不同環(huán)境的風(fēng)沙流模型。相比于現(xiàn)有的風(fēng)沙流模型，該模型具有以下三點(diǎn)創(chuàng)新：1)將考慮沖擊參數(shù)(速度和角度)對(duì)沙粒碰撞后速度恢復(fù)系數(shù)影響的

2、粒-床隨機(jī)碰撞模型引入到風(fēng)沙流模型中，從而實(shí)現(xiàn)了沙粒起跳參數(shù)(速度和角度)的求解；2)考慮到風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)中沙粒躍移速度與角度的關(guān)聯(lián)，采用了角度-速度依賴的條件概率統(tǒng)計(jì)；3)采用了包含來(lái)流風(fēng)速、大氣密度和粘性以及粒徑的凈風(fēng)場(chǎng)中地表動(dòng)力粗糙度表征。在地球條件下，本文模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的比較表明：要實(shí)現(xiàn)風(fēng)沙流演化過(guò)程的定量預(yù)測(cè)需要真實(shí)地、實(shí)時(shí)地給出起跳參數(shù)而不應(yīng)采用經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的起跳參數(shù)。
　　應(yīng)用新建立的模型本論文進(jìn)行了以下研究：1)

3、首次分析了火星和地球風(fēng)沙流中風(fēng)速相關(guān)特征量(風(fēng)速廓線、空氣和沙粒剪切力以及動(dòng)力粗糙度)和逆流向躍移運(yùn)動(dòng)在不同來(lái)流風(fēng)速和粒徑時(shí)隨時(shí)間的發(fā)展演化過(guò)程；2)詳細(xì)地討論了來(lái)流風(fēng)速和粒徑不同時(shí)火星和地球風(fēng)沙流中沙粒躍移速度、軌跡和輸沙率等隨時(shí)間的發(fā)展演化過(guò)程，并與已有火星研究結(jié)果進(jìn)行了比較。本論文首次揭示了火星和地球起跳和沖擊速度分布定性上的差異、火星壁面剪切力隨來(lái)流風(fēng)速增大出現(xiàn)的反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象、火星上有著比地球更高比例的逆流向躍移運(yùn)動(dòng)、火星和地球上