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Wind tunnel test on the effect of metal net fences on sand flux in a Gobi Desert, China 被引量:20
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作者 WANG Tao QU Jianjun +2 位作者 LING Yuquan XIE Shengbo XIAO Jianhua 《Journal of Arid Land》 SCIE CSCD 2017年第6期888-899,共12页
The Lanzhou-Xinjiang High-speed Railway runs through an expansive windy area in a Gobi Desert, and sand-blocking fences were built to protect the railway from destruction by wind-blown sand. However, the shielding eff... The Lanzhou-Xinjiang High-speed Railway runs through an expansive windy area in a Gobi Desert, and sand-blocking fences were built to protect the railway from destruction by wind-blown sand. However, the shielding effect of the sand-blocking fence is below the expectation. In this study, effects of metal net fences with porosities of 0.5 and 0.7 were tested in a wind tunnel to determine the effectiveness of the employed two kinds of fences in reducing wind velocity and restraining wind-blown sand. Specifically, the horizontal wind velocities and sediment flux densities above the gravel surface were measured under different free-stream wind velocities for the following conditions: no fence at all, single fence with a porosity of 0.5, single fence with a porosity of 0.7, double fences with a porosity of 0.5, and double fences with a porosity of 0.7. Experimental results showed that the horizontal wind velocity was more significantly decreased by the fence with a porosity of 0.5, especially for the double fences. The horizontal wind velocity decreased approximately 65% at a distance of 3.25 m(i.e., 13 H, where H denotes the fence height) downwind the double fences, and no reverse flow or vortex was observed on the leeward side. The sediment flux density decreased exponentially with height above the gravel surface downwind in all tested fences. The reduction percentage of total sediment flux density was higher for the fence with a porosity of 0.5 than for the fence with a porosity of 0.7, especially for the double fences. Furthermore, the decreasing percentage of total sediment flux density decreased with increasing free-stream wind velocity. The results suggest that compared with metal net fence with a porosity of 0.7, the metal net fence with a porosity of 0.5 is more effective for controlling wind-blown sand in the expansive windy area where the Lanzhou-Xinjiang High-speed Railway runs through. 展开更多
关键词 wind-blown sand wind tunnel experiment porous fence flow field sediment flux density Lanzhou-Xinjiang High-speed Railway Gobi Desert
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兰新高速铁路开孔挡风墙周围沙粒沉积与侵蚀特征数值模拟研究
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作者 张凯 邓育辉 +3 位作者 张海龙 田建锦 王涛 李盛 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期143-149,共7页
设置在路基上的挡风墙起到了有效防风作用,但是由于其阻碍作用,对路基造成了严重的积沙危害。因此,基于Fluent欧拉双流体模型,对兰新高速铁路沿线既有下部开孔挡风墙周围风沙两相流运动特性进行数值模拟研究,得到挡风墙周围的流场分布... 设置在路基上的挡风墙起到了有效防风作用,但是由于其阻碍作用,对路基造成了严重的积沙危害。因此,基于Fluent欧拉双流体模型,对兰新高速铁路沿线既有下部开孔挡风墙周围风沙两相流运动特性进行数值模拟研究,得到挡风墙周围的流场分布规律以及沙粒沉积与侵蚀特征。结果表明:随着来流风速的增大,路堤迎风侧坡脚处的漩涡强度逐渐衰弱直至消失;路堤背风侧漩涡整体位置往背风侧方向移动,且漩涡涡量增加,导致沙粒反向侵蚀区域增加;迎风侧边坡处的沙粒沉积区域逐步减小,沙粒侵蚀区域逐步增加;北侧线路逐渐出现侵蚀区域,而风速对南侧线路沉积侵蚀区域的变化影响较小。在强风地区,布设挡风墙时应考察线路上风向的地表情况,地表松散、沙源丰富时宜同时采取防沙治沙措施,以达到减缓线路积沙危害的目的。 展开更多
关键词 开孔挡风墙 风沙流 沙粒沉积 风沙侵蚀 数值模拟
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集沙仪内二次流对沙尘收集范围的影响分析
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作者 宋涛 谢学虎 +2 位作者 张良 刘洪豪 倪玉权 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第5期253-257,共5页
二次流动是工程实际中普遍存在的物理现象,是一种相对于主流的次要流动。为研究集沙仪内二次流对气流速度、不同粒径的沙尘粒子的影响规律,利用数值模拟和试验验证相结合的方法,以分流对冲与多级扩容式集沙仪的风沙分离器为研究对象,对... 二次流动是工程实际中普遍存在的物理现象,是一种相对于主流的次要流动。为研究集沙仪内二次流对气流速度、不同粒径的沙尘粒子的影响规律,利用数值模拟和试验验证相结合的方法,以分流对冲与多级扩容式集沙仪的风沙分离器为研究对象,对二次流被削弱前后的流场特性进行分析。研究结果表明:在二次流被削弱前,粒径大于0.083 mm的沙尘被完全收集,粒径小于0.083 mm的沙尘被大部分收集;在二次流被削弱后,高速气流分布范围更大,流场似乎变得不稳定,排气管内气流速度明显增高,粒径大于0.12 mm的沙尘才被完全收集,沙尘被完全收集的范围明显缩小。 展开更多
关键词 集沙仪 二次流 数值模拟 风沙分离器
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风沙环境下光伏板表面积尘仿真及其透光率研究
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作者 李诗源 徐路遥 +3 位作者 李兴财 李煜雯 吴昊哲 王娟 《宁夏大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第3期267-272,共6页
通过流体动力学仿真方法,研究了风沙环境下不同倾角光伏电池板表面的积尘问题,基于此讨论了不同安装倾角光伏板透光率的衰减程度.结果表明,光伏板表面沙尘沉积量随着空气中沙尘体积分数和粒径的增大指数增加;随着光伏板安装倾角的增加,... 通过流体动力学仿真方法,研究了风沙环境下不同倾角光伏电池板表面的积尘问题,基于此讨论了不同安装倾角光伏板透光率的衰减程度.结果表明,光伏板表面沙尘沉积量随着空气中沙尘体积分数和粒径的增大指数增加;随着光伏板安装倾角的增加,沙尘沉积量先上升后下降,在倾角为50°时板上沉积量达到最大,积尘光伏板的透光率呈现相似的变化规律.本文结果对于荒漠化地区光伏电站的建设及其安全运行具有重要参考价值. 展开更多
关键词 风沙两相流 流体动力学仿真 光伏发电 沙尘沉积 透光率
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风沙环境下内燃机车内部沙相分布特性分析
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作者 钟元木 曾雪莲 +5 位作者 李景涛 周伟 姜琛 汤鑫 龙金兰 洪晨 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期235-242,共8页
为了研究阿联酋机车在不同横风风速情况下的风沙环境中以200 km/h的速度运行时,进入车厢的沙粒在车厢内的分布情况,利用计算流体动力学软件STAR-CCM+对其进行数值模拟计算。仿真均采用0.01 mm的沙粒粒径,得到沙粒在机车内部的流动情况... 为了研究阿联酋机车在不同横风风速情况下的风沙环境中以200 km/h的速度运行时,进入车厢的沙粒在车厢内的分布情况,利用计算流体动力学软件STAR-CCM+对其进行数值模拟计算。仿真均采用0.01 mm的沙粒粒径,得到沙粒在机车内部的流动情况。计算结果表明,机车在风沙环境下运行时车厢内部受到的压力和流场速度都增大;而随风沙流进入车厢内的沙粒数量随着横风风速的增大而减少,由于入射角的差别,风速在15 m/s时进入车厢内的沙粒数量略少于其他工况。沙粒进入车厢内易产生堆积,主要发生在发动机、柴油机和制动气缸处,均靠近冷却室,因此在机车运行时,应注意这些设备的防护,且为了针对性地对设备进行防护,可以尝试设计改变冷却室位置,减少堆积。 展开更多
关键词 机车 风沙 流场 空气动力学 横风
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猫头刺盾状移动式固沙障防沙效应风洞模拟试验研究
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作者 陆文赋 屈建军 +4 位作者 赵爱国 朱志昊 王磊 李敏岚 孟晨 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2024年第3期84-92,共9页
[目的]猫头刺盾状移动式固沙障是运用仿生学原理,由盾状铁网筛与上方扎制固沙灌木猫头刺(Oxytropis aciphylla)茎叶构成的一种新型固沙障。对猫头刺盾状移动式固沙障的防风固沙效应进行试验,以确定最佳固沙障类型,并揭示其防风固沙机理... [目的]猫头刺盾状移动式固沙障是运用仿生学原理,由盾状铁网筛与上方扎制固沙灌木猫头刺(Oxytropis aciphylla)茎叶构成的一种新型固沙障。对猫头刺盾状移动式固沙障的防风固沙效应进行试验,以确定最佳固沙障类型,并揭示其防风固沙机理,为野外工程防沙措施的选择和制定提供理论依据。[方法]通过风洞模拟试验,在6,10,14,18 m/s 4个风速条件下测量了猫头刺盾状移动式固沙障的风速流场,并在10,14,18 m/s 3个风速条件下对该固沙障进行了携沙风吹蚀试验。对照分析了原位自然型与不同类型,不同大小仿生猫头刺盾状移动式固沙障的防风沙效应。[结果](1)气流在经过猫头刺盾状移动式固沙障时速度均会减弱,形成明显的减速区。在6 m/s时,减速沉降区均达到了20 H(H为沙障高度,H=11 cm);随着风速增加,减速沉降区缩小。风速10与14 m/s时,减速沉降区为15 H;且在风速18 m/s时,也能维持15 H的减速沉降区。(2)3种风速梯度下,猫头刺盾状移动式固沙障的平均输沙量是无沙障的13.8%(10 m/s风速),21.1%(14 m/s风速),23.4%(18 m/s风速)。[结论]结构完整,直径更大的猫头刺盾状移动式固沙障具有最好的防风沙效果。该移动式仿生固沙障防风沙效果好,可移动,可组合并可机械化编制,在防治荒漠化、防风固沙领域有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 风洞模拟 猫头刺 盾状 移动式固沙障 流场 风速廓线
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草原干涸湖床地表粒度特征及其对沙尘释放的影响
7
作者 李思瑶 蒙仲举 祁帅 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期38-46,共9页
[目的]为探究干涸湖盆典型地表风蚀过程及盐碱尘暴形成的机理。[方法]以锡林郭勒盟阿巴嘎旗查干淖尔干涸盐湖为研究对象,从湖心到湖岸根据盐湖地表的动态演化过程选择4种典型地表(结皮地表、破碎地表、活化地表和沙化地表),分析从湖心... [目的]为探究干涸湖盆典型地表风蚀过程及盐碱尘暴形成的机理。[方法]以锡林郭勒盟阿巴嘎旗查干淖尔干涸盐湖为研究对象,从湖心到湖岸根据盐湖地表的动态演化过程选择4种典型地表(结皮地表、破碎地表、活化地表和沙化地表),分析从湖心到湖岸近地表土壤粒度分布特征、风速廓线及输沙规律等。[结果](1)从湖心向湖岸延伸,地表0-2 cm沉积物颗粒粒配整体呈逐渐变粗的趋势,且以黏粒和粉粒为主;(2)干涸盐湖从湖心到湖岸风速整体呈降低趋势,不同地表的风速廓线基本符合Karman的速度对数分布规律,且拟合效果较好(R 2>0.90);(3)破碎地表的输沙量最大,约为结皮地表的50倍,且由于有限沙尘供应,导致结皮地表的输沙率随高度变化呈现线性规律(R^(2)=0.80),其他3种地表的输沙率随高度变化呈现指数函数形式(R^(2)>0.97);(4)在近地表0~50 cm高度内,风沙流中携带的沙粒平均粒径为2~8μm,属于粉粒,分选性较差,偏度以负偏为主,峰态以中等和尖窄为主。[结论]整体来看,破碎地表上的风蚀作用最强,结皮地表上的风蚀作用最弱。可通过提高沙粒的临界启动风速阈值和下垫面的覆盖度等方式减弱该地区的风蚀作用。 展开更多
关键词 查干淖尔湖 干涸湖盆 粒度参数 风沙流
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腾格里沙漠光伏阵列对气流场和风沙流的扰动作用
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作者 张呈春 张维福 +2 位作者 展秀丽 董智今 马思怡 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2024年第4期55-65,76,共12页
[目的]研究腾格里沙漠光伏(PV)阵列扰动下的近地层气流场与风沙流结构特征,评估光伏阵列的防风固沙效果,为沙漠地区风沙灾害治理和生态环境可持续发展提供理论支撑。[方法]采用梯度风速观测设备,实地观测光伏阵列(电板前沿、电板后沿和... [目的]研究腾格里沙漠光伏(PV)阵列扰动下的近地层气流场与风沙流结构特征,评估光伏阵列的防风固沙效果,为沙漠地区风沙灾害治理和生态环境可持续发展提供理论支撑。[方法]采用梯度风速观测设备,实地观测光伏阵列(电板前沿、电板后沿和阵列间中线)和对照点的风速垂直分布、风速流场和风沙流结构,对比分析电站内外不同位置的气流场与输沙特征。[结果](1)电站内整体风速呈现降低特点,阵列间与电板后沿平均风速随高度上升而增加,电板前沿平均风速随着高度增加呈先降低后增加的趋势。(2)(1)草方格观测断面。电板前沿出风口处的风速明显增加,电板后沿进风口和阵列间中线100 cm以下的风速降低;(2)风蚀坑观测断面。光伏电板150 cm以下的风速降低,阵列间的风速脉动变化明显;(3)砾石观测断面。风速相对变化率与风速流场格局稳定,电板后沿150 cm以上部分风速增加。平均防风效果:砾石>草方格。(3)输沙量表现为:电板前沿>电板后沿>阵列间中线;流动沙丘参照点(上风向)与电板前沿λ(风沙流结构特征值)呈饱和状态,电板后沿和阵列间λ呈非饱和状态。[结论]与流动沙丘相比,光伏阵列扰动了风速流场格局,风速脉动和湍流度发生变化,输沙量明显下降,固沙效益明显。 展开更多
关键词 光伏阵列 风速流场 风速脉动 风沙流结构 腾格里沙漠
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双排高立式尼龙网阻沙障与草方格固沙障的优化配置及防沙效益 被引量:2
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作者 王茂林 宋玲 +2 位作者 刘杰 王云飞 井文云 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期368-377,共10页
[目的]针对双排高立式尼龙网阻沙障与草方格固沙障联合应用,开展风洞试验研究,以优化联合沙障中尼龙网阻沙障孔隙度配置及探究各孔隙度下联合沙障的防沙效益。[方法]基于风洞模拟试验数据,开展不同孔隙度(40%,45%,55%)联合沙障,在不同... [目的]针对双排高立式尼龙网阻沙障与草方格固沙障联合应用,开展风洞试验研究,以优化联合沙障中尼龙网阻沙障孔隙度配置及探究各孔隙度下联合沙障的防沙效益。[方法]基于风洞模拟试验数据,开展不同孔隙度(40%,45%,55%)联合沙障,在不同风速下的风速流场、空气动力学粗糙度、摩阻风速、输沙率随高度和阻沙率方面的变化特征研究。[结果](1)相同风速下尼龙网阻沙障孔隙度40%时,联合沙障弱风区面积最大;(2)随着尼龙网阻沙障孔隙度的增大,空气动力学粗糙度和摩阻风速减小,相同风速和相同位置时,40%孔隙度下联合沙障空气动力学粗糙度和摩阻风速值最大;(3)风速增加地表输沙率也增加,联合沙障内部与背风侧输沙率随高度增加呈指数型递减,输沙主要集中在0~12 cm高度内;(4)风速大小与沙障阻沙率呈现负相关变化;阻沙率与孔隙度之间也呈负相关关系,孔隙度为40%的联合沙障具有较高阻沙率;双排高立式尼龙网阻沙措施与草方格固沙措施联合之间还存在阻沙率叠加。[结论]40%孔隙度的双排高立式尼龙网和草方格的阻固联合可以实现较优的配置与防沙效益。 展开更多
关键词 流场结构 孔隙度 空气动力学粗糙度 摩阻风速 输沙率 阻沙率
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风滚植物高立式沙障防风效应研究
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作者 苏宇 袁立敏 +3 位作者 党晓宏 蒙仲举 辛静 郭强 《内蒙古林业科技》 2024年第3期7-13,共7页
“风滚”扩散是植物种子传播与个体扩张的重要形式,具有重要生态学意义。草地、沙地均存在大量的风滚植物,冬春季在气流作用下运动并堆停在各种障碍物周围,其中,网围栏拦截形成风滚植物障体较为常见,此类障体对过境风沙也会产生明显的... “风滚”扩散是植物种子传播与个体扩张的重要形式,具有重要生态学意义。草地、沙地均存在大量的风滚植物,冬春季在气流作用下运动并堆停在各种障碍物周围,其中,网围栏拦截形成风滚植物障体较为常见,此类障体对过境风沙也会产生明显的阻挡作用。为探究风滚植物障体的防风效应,本研究模拟了网围栏拦截不同数量的风滚植物,设计了具有密、中、疏3种疏透度的风滚植物高立式沙障(障高H为1 m),通过野外试验研究了防风效能、风沙动力学粗糙度及风速流场特征,并探索了高度、疏透度等沙障工程参数对防风效益的影响,为防沙治沙新方法与新技术应用提供参考。结果表明(:1)风滚植物高立式沙障能够影响周边风场特征,可影响至障后7 H距离、0~90 cm高度范围(;2)密、中、疏3种沙障均能够显著降低过境风速强度,具有较好的防风效能。3种沙障风速最小值均出现在障后3 H距离处,但随着疏透度的减小,沙障防风效能呈现增加的趋势,防风效能最高值出现在密型沙障后10 cm处,可达到50%。(3)密、中、疏3种沙障均能够增加地表粗糙度,3种沙障整体上呈现密型>中型>疏型的趋势,粗糙度最大值出现在密型沙障,可达2.97 cm。风滚植物高立式沙障能有效对过境风速产生影响,具有很好的防风效应,能够为防沙治沙应用提供参考。 展开更多
关键词 沙障 透风程度 风速流场 毛乌素沙地
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陕西榆林毛乌素沙漠南缘风积沙的湿陷规律及其影响因素
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作者 张曦 骆建文 +2 位作者 潘俊义 刘斌 杨楠 《中国地质灾害与防治学报》 CSCD 2024年第4期75-84,共10页
随着中国干旱、半干旱地区的开发与发展,湿陷性沙土对工程建设的危害日益显著。为探明沙土的湿陷规律及其影响因素,文章以毛乌素沙漠南缘风积沙土为研究对象,首先,通过控制单因素室内压缩试验,研究不同工况下风积沙的湿陷规律;其次,采用... 随着中国干旱、半干旱地区的开发与发展,湿陷性沙土对工程建设的危害日益显著。为探明沙土的湿陷规律及其影响因素,文章以毛乌素沙漠南缘风积沙土为研究对象,首先,通过控制单因素室内压缩试验,研究不同工况下风积沙的湿陷规律;其次,采用PFC3D(三维颗粒流软件)对风积沙土室内压缩试验进行数值模拟,探究不同孔隙率、不同颗粒组成对沙土湿陷性的影响。研究结果表明:沙土湿陷系数随压力呈先升后降的变化趋势,压力为150 kPa时取得湿陷系数最大值;随着干密度或含水率的增大,沙土湿陷系数减小。相较于含水率,干密度对沙土湿陷性的影响更大;风积沙土的湿陷系数与孔隙率之间呈正相关关系,毛乌素沙漠南缘风积沙土的湿陷起始孔隙率为0.425;当0.075~0.25 mm、0.25~0.5 mm两粒组颗粒含量之比为0.35∶0.65时,沙土湿陷性最大。研究结果较全面地描述了沙土室内压缩试验从宏观到微观的全过程,从多尺度揭示了沙土湿陷性的湿陷规律及其影响因素,可为毛乌素沙漠地区工程建设提供参考,同时为沙土在颗粒流数值模拟方面的研究提供了一定的思路和依据。 展开更多
关键词 风积沙 室内压缩试验 湿陷规律 颗粒流数值模拟
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无定河流域防风固沙服务流动模拟
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作者 王国宇 李晶 张娅 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2323-2336,共14页
无定河流域包括毛乌素沙漠部分区域,土壤风蚀显著,研究防风固沙服务有利于保持土壤、保护生态环境与维持良好的人地关系。利用RWEQ(Revised Wind Erosion Equation)模型与HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Langrangian Integrated Trajec... 无定河流域包括毛乌素沙漠部分区域,土壤风蚀显著,研究防风固沙服务有利于保持土壤、保护生态环境与维持良好的人地关系。利用RWEQ(Revised Wind Erosion Equation)模型与HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Langrangian Integrated Trajectory Model)模型模拟无定河流域2000年、2005年、2010年、2015年以及2018年的土壤风蚀量以及防风固沙服务流的时空变化,并分析受益人口与real GDP。结果表明:(1)2000年至2018年无定河流域风蚀总量与防风固沙量呈“降低-增加-降低”的波动变化整体下降的趋势,在空间分布上,无定河流域西部及西北部沙地土壤风蚀较为剧烈,东部及东南部的旱地土壤风蚀较为缓和;(2)2000年至2018年防风固沙服务流动路径模拟总数分别为494条、504条、537条、482条与437条,整体上呈降低的趋势,受益区主要分布于我国的中部及东部地区以及俄罗斯、韩国等周边国家;(3)2000年至2018年防风固沙服务全国受益人口与受益real GDP均占据总数一定比例;(4)无定河流域防风固沙服务物质流以陕西北部、山西西部地区为中心呈圈层状递减,影响范围扩散到了东亚和东南亚等国家和地区。结果模拟了无定河流域土壤风蚀以及防风固沙服务流,为服务供给区和受益区之间的生态补偿提供科学依据,对植被恢复与防风固沙具有一定的参考作用,可为其他流域的防风固沙服务流动模拟和整个三北地区的防风固沙生态工程的规划、建设、评估提供重要的科学参考。 展开更多
关键词 生态系统服务流 防风固沙服务 RWEQ HYSPLIT 无定河流域
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南疆农作物风沙危害理论及防治研究进展 被引量:1
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作者 高丽 程建军 +3 位作者 王玉山 王勇 吴晓 雷佳 《华中农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期64-71,共8页
南疆沙漠边缘的绿洲农区是我国风沙危害最严重的地区之一,特别是棉花苗期和果树花果期,风沙造成幼苗死亡、茎倒枝折、落花落果,经济损失巨大,因此,开展南疆农作物风沙危害及防治研究具有重要的现实意义和区域经济价值。本文通过回顾农... 南疆沙漠边缘的绿洲农区是我国风沙危害最严重的地区之一,特别是棉花苗期和果树花果期,风沙造成幼苗死亡、茎倒枝折、落花落果,经济损失巨大,因此,开展南疆农作物风沙危害及防治研究具有重要的现实意义和区域经济价值。本文通过回顾农田的风沙流结构特征,梳理了风沙对农作物的2种危害形式,概述了农作物风沙防护机制及防治措施研究现状;最后,指出了农作物风沙危害研究中存在的问题,基于南疆的农作物类型及风沙环境特征,提出了未来南疆农作物风沙危害及防治研究重点并对未来研究进行了展望。 展开更多
关键词 农作物 风沙流 风沙危害 风致响应 风沙防治
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沙漠腹地公路高立式沙障防风阻沙性能研究 被引量:2
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作者 杨伟超 岳欢 邓锷 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期178-189,共12页
通过沙漠腹地现场实测和Fluent软件数值模拟对沙漠腹地公路高立式沙障防风阻沙性能进行研究。采用Fluent软件建立沙障和路基数值模型,基于欧拉双流体模型和多孔介质理论对高立式沙障和路基周围风沙流的运动进行数值模拟。采用三维超声... 通过沙漠腹地现场实测和Fluent软件数值模拟对沙漠腹地公路高立式沙障防风阻沙性能进行研究。采用Fluent软件建立沙障和路基数值模型,基于欧拉双流体模型和多孔介质理论对高立式沙障和路基周围风沙流的运动进行数值模拟。采用三维超声风速仪测量高立式沙障周围气流速度,为数值模拟结果提供验证。通过数值模拟分析不同沙障高度和沙障数量下风沙流的运动规律,确定沙障高度和数量对高立式沙障防风固沙效果的影响。研究结果表明:气流在沙障迎风侧前方区域减速,沙障周围气流速度快速下降导致气流的携沙运动能力减弱,沙粒在沙障周围沉积。在沙障防护下,路基周围风速降低,路基的风蚀风积危害得到缓解。随着沙障的排数或沙障高度的增加,路基沿程的风速逐渐降低。3排及其以上沙障可以较好地阻挡风沙流的运动。5排沙障防护下,路基的迎风侧坡脚离地高度0.5 m处水平风速从11.05 m/s下降至5.37 m/s,风速的降低率达54.13%。在2.0 m沙障的防护下,路基的迎风坡和背风坡的路肩水平风速比1.5 m沙障的相应值低3~5 m/s,降低率最高达61.79%。 展开更多
关键词 高立式沙障 风沙流 沙漠腹地公路 防风阻沙性能
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干枯植被覆盖对公路沿线地表风沙流结构的影响
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作者 冬梅 图雅 李巨河 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2023年第4期17-23,共7页
[目的]以内蒙古S105草原公路沿线地表为研究对象,探讨挟沙风作用下干枯植被覆盖度对风沙流结构的影响,旨在为防治公路两侧土壤风蚀提供理论参考依据。[方法]采用风洞模拟试验,在0%,20%,40%和50%覆盖度水平下测定输沙率。[结果]在挟沙风... [目的]以内蒙古S105草原公路沿线地表为研究对象,探讨挟沙风作用下干枯植被覆盖度对风沙流结构的影响,旨在为防治公路两侧土壤风蚀提供理论参考依据。[方法]采用风洞模拟试验,在0%,20%,40%和50%覆盖度水平下测定输沙率。[结果]在挟沙风作用下,输沙率随干枯植被覆盖度的增大而递减,最大输沙率点的高度层不断上升。覆盖度为0%时,输沙率随高度的增加呈指数函数规律降低;覆盖度为20%,40%和50%时,输沙率随高度的增加呈递减→递增→递减→趋于平缓的变化规律;在85 mm高度以下符合多项式函数关系,85 mm高度以上符合指数函数关系。随覆盖度的增大总输沙量递减,最大抗风蚀效率达65.73%。[结论]干枯植被覆盖显著影响地表风沙流结构,可削弱挟沙风侵蚀力,是抑制公路沿线地表土壤风蚀沙化的有效措施。 展开更多
关键词 公路沿线环境 土壤风蚀 挟沙风 干枯植被覆盖 风沙流结构
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风沙地区铁路路堑挡沙墙设计参数优化与防护效果
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作者 刘畅 王海龙 孙婧 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期99-106,共8页
为探究风沙地区铁路路堑流场中的湍流-沙颗粒运动特性,针对性地优化设计防护措施的结构参数,对某铁路路堑流场进行了数值模拟分析。基于欧拉-拉格朗日框架建立了LES-DPM三维湍流流场模型,研究路堑在风沙地貌下的风沙流特性及沙颗粒运动... 为探究风沙地区铁路路堑流场中的湍流-沙颗粒运动特性,针对性地优化设计防护措施的结构参数,对某铁路路堑流场进行了数值模拟分析。基于欧拉-拉格朗日框架建立了LES-DPM三维湍流流场模型,研究路堑在风沙地貌下的风沙流特性及沙颗粒运动规律,并根据其风沙运动特点设计单排挡沙墙和双排挡沙墙两种类型的风沙防护措施,同时通过对不同距离、不同排列方式的流场特征和防沙效果进行对比获取最优的风沙防护措施设计参数。研究结果表明:路堑结构因下凹结构导致堑内出现大量小尺度马蹄涡,钢轨附近多为破碎的低速涡团,湍流结构复杂;钢轨附近风速均小于3.6 m/s,移动沙粒易受逆压梯度影响及紊流作用向路堑内沉降;由于路堑流场的沙埋风险大大增加,对比发现,将高度2 m的挡沙墙布置在迎风侧距路堑20 m可获得最佳的防护效果,大部分颗粒被阻隔在挡沙墙前,越过挡沙墙的颗粒大多沉降在其后回流区内,且粒径均小于0.125 mm;同时发现,当采用前低后高的双排挡沙墙(2 m/3 m)可以进一步增加低速回流区范围并减少运动至路堑内的颗粒数量,提高防护效果。 展开更多
关键词 铁路工程 风沙流场 数值模拟 离散相模型 挡沙墙
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挡风墙周围风沙流运动特性SPH数值分析
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作者 胡晓 金阿芳 热依汗古丽·木沙 《计算机仿真》 北大核心 2023年第7期284-290,共7页
光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)是一种纯拉格朗日、无网格的流体模拟方法。首先对SPH法的基本原理、核函数构造及控制方程离散方法、边界处理及邻域粒子搜索算法、时间积分等作了具体介绍。通过Linux平... 光滑粒子流体动力学方法(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)是一种纯拉格朗日、无网格的流体模拟方法。首先对SPH法的基本原理、核函数构造及控制方程离散方法、边界处理及邻域粒子搜索算法、时间积分等作了具体介绍。通过Linux平台编写的二维SPH程序较好地模拟了挡风墙周围风沙两相流的运动特性。仿真结果再现了沙障附近积沙的复杂物理现象:挡风墙周围积沙量以挡风墙为中心,呈“正态性”分布,中间多,两边少。且挡风墙存在时,对风速的阻挡作用随挡风墙高度增加而减小,水平风速超过其垂向高度后逐渐恢复至无挡风墙时的风场状态。表明风沙流运动过程中挡风墙对跃移沙粒和来流风具有明显的阻挡效应,与已有相关模拟结果相符,验证了SPH数值模拟方法的有效性。并为SPH方法在风沙两相流领域的进一步拓展和应用奠定了基础。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学方法 风沙两相流 挡风墙 数值模拟
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风沙环境对风力机气动性能的影响
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作者 吴浩东 王龙 李超群 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第5期68-71,139,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 风力机翼型 风沙环境 多相流 气动性能
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综合防风固沙体系设计参数优化研究 被引量:1
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作者 刘畅 王海龙 孙婧 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期158-164,共7页
基于Fluent欧拉-拉格朗日模型,对由立面网板及前期设计的环保固沙砖沙障相结合的新型综合防风固沙体系风沙流场进行数值模拟研究。研究结果表明,综合防风固沙体系中阻沙措施(立面网板)可有效改善原始流场形态,防护高度在1.2倍立面网板... 基于Fluent欧拉-拉格朗日模型,对由立面网板及前期设计的环保固沙砖沙障相结合的新型综合防风固沙体系风沙流场进行数值模拟研究。研究结果表明,综合防风固沙体系中阻沙措施(立面网板)可有效改善原始流场形态,防护高度在1.2倍立面网板高度以下;大粒径砂粒大部分沉积在固沙砖沙障之间,且体系后区域砂粒浓度明显减小,具有良好的风沙净化作用;当立面网板与固沙砖沙障设计间距为5~10 m时,固沙砖沙障内部易形成良好涡旋,有利于砂粒聚集;随着间距变化,综合防风固沙体系有效安全距离呈现先减小后增大的趋势;当固沙砖沙障铺设位置超过阻沙措施原有遮蔽距离后,两者将失去协同防护作用。综合考虑流场情况及防护距离,立面网板与固沙砖沙障设计间距建议设定约10 m。 展开更多
关键词 新型综合防风固沙体系 风沙流场 有效安全距离 数值模拟
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Pulsatory characteristics of wind velocity in sand flow over typical underlying surfaces 被引量:1
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作者 ZHANG KeCun QU JianJun +1 位作者 ZU RuiPing FANG HaiYan 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2007年第2期247-253,共7页
Pulsatory characteristics of wind velocity in sand flow over Gobi and mobile sand surface have been investigated experimentally in the wind tunnel. The primary goal of this paper is to reveal the relation- ship betwee... Pulsatory characteristics of wind velocity in sand flow over Gobi and mobile sand surface have been investigated experimentally in the wind tunnel. The primary goal of this paper is to reveal the relation- ship between pulsatory characteristics of instantaneous wind speed in sand flow and the motion state of sand grains. For a given underlying surface, pulsation of wind velocities in sand flow on different heights has a good correlation. As the space distance among different heights increases, fluctuation of instantaneous wind speed presents a decreasing trend and its amplitude is closely related to the mo- tion state of sand grains and their transport. Pulsatory intensity increases with the indicated wind speed, but its relative value does not depend on it, only agrees with height. 展开更多
关键词 UNDERLYING surface sand flow PULSATION of wind speed
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