《基於軌跡圖像的非均勻沙風沙流顆粒躍移運動參數研究》是依託陝西師範大學，由肖鋒軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於軌跡圖像的非均勻沙風沙流顆粒躍移運動參數研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：肖鋒軍
- 依託單位：陝西師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
風沙流運動對沙波紋、沙丘等風沙地貌的形態和運動具有重要影響。自然界風沙流都是非均勻沙風沙流，然而由於風沙流運動的複雜性以及測量技術和方法的限制，目前風沙流及其厚鍵運動參數研究主要針對均勻沙風沙流，而且缺少沙粒速度、粒徑和濃度的同步測量研究。本項目擬在室內風洞中利用數字高速攝像技術對非均勻沙風沙流躍移沙粒運動軌跡進行拍攝，結合圖像處理技術對沙粒的速度、粒徑和濃度開展同步測量，進而建立非均勻風沙流中躍移運動沙粒起跳速度機率分布P(u,α,d)和體積濃度分布函式；分析風沙流通量的質量和粒徑統計參數，獲得各粒級組分輸沙率分布規律；通過風沙流模型模擬計算輸沙率分布和粒徑統計參數並和風洞實驗數據對比，修正近床面運動沙粒測量時的部分數據缺失對P(u,α,d)的影響，最終揭示非均勻沙各粒級組分沙粒的運動規律。這對我們完善風沙流動力學理論、準確預測風沙地貌形態變化以及合理制定防沙治沙措施等具有重要意義習應榆。
結題摘要
在風洞中通過測量躍移沙粒速度、輸沙率分布、濃度分滲說付布和穩態風沙流輸沙率分布數值模擬，研究了風沙流乃匪充捆中各粒徑組分間的相互作用規律。主要結多肯墓擔果如下：（1）沙粒衝擊速度和起跳速度的機率分布都符合對數正態函式分布，衝擊角度和起跳角度的機率分布寒和刪都符合指數函式分布。所有速度對應的角度機率分布也都符合指數函式分布，該指數函式的擬合參數和衝擊速度呈對數函式關係，和起跳速度呈線性關係，最後給出了沙粒速度和永趨轎角度的獨立假設聯合機率分布和條件聯合機率分布函式公式。（2）以兩種聯合機率分布作為穩態風沙流模型中沙粒起跳初始條件數值計算了輸沙率分布，並和實驗結果進行了對比。條件聯合機率分布的計算結果和實驗結果更加吻合，4組實驗的平均誤差為5.8%，而獨立假設的為39.2%，由此證明了採用條件聯合機率分布的必要性。（3）通過躍移沙粒運動圖人工解析，發現沙粒總體積濃度與各粒級組分濃度都隨著高度增加而呈負指數趨勢減少，各粒徑組分的濃度在高度上的衰減速率隨粒徑增大而增大，即大粒徑組分衰減的更快。（4）在風洞中測量了6個風程長度的輸沙率分布，研究了風程效應對總輸沙率、輸沙率分布和各組分的輸沙率分布等影響。總輸沙率分布和各粒級組分輸沙率分布的衰減指數都在很短距離的快速衰減後趨於穩定，且顯著小於總輸沙率的飽和風程長度。隨風程長度的增加，各粒級組分的參與程度和運動規律也有變化，風沙流中各粒級組分比例和實驗用沙中各粒級的比例順序不完全一致。最大主成分粒度176.0μm明顯小於實驗用沙的主成分的粒度209.3μm。這表明風沙流中存在明顯分選作用。同時，沙床面大粒級組分對小粒級組分有遮蔽保護作用。本項目研究不僅結果揭示了非均勻沙運動規律，也為合理選擇風洞參數和實驗條件提供了依據。
