| 项目编号: | 40975094
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| 项目名称: | 风沙颗粒猝发起动的空气动力学机制的实验研究 |
| 作者: | 梅凡民
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| 承担单位: | 西安工程大学
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| 批准年: | 2009
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| 开始日期: | 2010-01-01
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| 结束日期: | 2012-12-31
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| 资助金额: | CNY430000
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| 资助来源: | 中国自然科学基金委员会
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| 项目类别: | 面上项目
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| 国家: | 中国
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| 语种: | 中文
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| 特色学科分类: | D0512
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| 中文关键词: | 冲击起动
; 湍流猝发
; 猝发起动
; 起跳速度
; 空气动力学起动
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| 英文关键词: | impact launch
; aeodynamic entrainment
; burst
; sand particles velocity
; Laser Doppler velocimetry
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| 中文摘要: | 利用改进高速摄影技术、激光多普勒测速技术、小波分析方法和高速摄影图像数据提取方法，项目研究了风洞实验段起始段（无冲击过程）、前段（发展段存在着显著地碰撞过程）、中断（过渡段）和稳定段（完全冲击过程）细沙，细中沙和中粗沙不同类型床面的沙粒起跳过程和瞬时输沙率的时空变化趋势。结果表明，风洞试验起始段沙粒起跳为湍流直接的卷吸，具有骤发性的猝发特征；风洞前段和稳定段分别约有20-5%的沙粒属于空气动力学起跳；风洞稳定段沙粒起跳是高速入射粒子的冲击所致，稳态风洞湍流环境下，稳态风沙输运过程中风沙颗粒起跳方式不具有动态演化的趋势，可能是风洞湍流本质所致。在摩阻风速0.53 m s-1风洞边界层10 mm处湍流上抛结构和下扫结构平均历时为0.005 s, 出现的准周期约为0.06 s, 相干结构发生概率为22%，瞬时运动应力近似符合正偏态的正态分布。在此湍流环境下，高速入射粒子溅射的颗粒数在1mm 和5 mm 空间尺度上具有明显的流向差异，床面29-34 mm之间溅射数目为59颗，为最强烈冲击区域，在此区域内入射粒子水平速度和垂直速度在0.0005 s量级上波动，冲击事件发生的平均周期为0.09 s, 强冲击事件发生概率为25%，高速入射粒子有充分时间和机会吸收湍流相干结构释放的动量。反弹粒子和溅射粒子的水平速度和垂直速度近似符合正偏态的正态分布模式。合成的起跳粒子的水平速度和垂直速度在0.0005s量级上明显的波动，高速起跳粒子群速度波动平均周期为0.02 s, 发生的概率为11%。床面附近10 mm处瞬时输沙率在0.0005-0.05 s 具有明显的波动，在0.0005 s量级上，强输沙率事件的发生概率约为25%左右，与湍流相干结构的发生概率基本一致，可看作是瞬时输沙率对湍流相干结构的响应。稳态风沙输运情况下，入射粒子入射速度及冲击效应、起跳沙粒群速度以及瞬时输沙率响应了风洞边界层湍流相干结构传递的动量。风沙颗粒起跳在空间上从不稳定到稳定过程中，起跳方式、输送强度在流向上有显著不同，同时又是相互联系2个过程。这启示使我们从二者联系和空间变化上去考虑湍流结构和风沙输运关系，这将为进一步理解沙波纹形成和输沙率时空变化提供了帮助。 |
| URL: | http://npd.nsfc.gov.cn/projectDetail.action?pid=40975094
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| 资源类型: | 项目
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| 标识符: | http://119.78.100.158/handle/2HF3EXSE/1057
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| Appears in Collections: | 全球变化知识资源中心
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| Recommended Citation: | |
梅凡民. 风沙颗粒猝发起动的空气动力学机制的实验研究. 2009-01-01.
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