格状沙障防风固沙技术研究

作     者：马鹏 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薄天利

授予年度：2015年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：格状沙障 流体力学 理想涡列模型 计算流体力学 近地表风速 

摘      要：中国是世界上荒漠化危害严重的国家之一,土地荒漠化严重的威胁着生态安全。格状沙障是防风治沙工程中最有效和最多采用的技术措施,在治理高大流动沙丘和植被绿化带的恢复中起着相当重要的作用。首先,针对方格沙障防护区域内流场的特点,利用流体力学中的理想涡列模型来模拟实际风沙流场。在此基础上,进一步考虑沙障单边的截面形式,给出了不同截面形式的方格沙障间距与高度的对应关系。本文计算了矩形、三角形和梯形截面的三种实体截面形式,发现截面高度随着截面宽度的增大而减小,这对于指导工程实际具有重要意义。其次,本文采用计算流体动力学方法研究了草方格带内部风速的空间变化规律。对于草方格带的模拟结果指出草方格带内部风速沿流向的变化分为三个阶段,即,风速减小、稳定和恢复阶段,风速沿高度的变化满足三种对数线性函数,即,草头高度以下满足一种对数线性函数,草头高度以上临界高度以下区域满足一种对数线性关系,临界高度以上满足一种对数线性关系。草头高度和叶面积密度对草方格带内部流场空间变化有明显的影响,本文基于模拟结果首次给出了考虑两者影响的近地表摩阻风速、临界高度和草头高度以上摩阻风速与近地表摩阻风速比值的数学表征。此外,本文还基于近地表摩阻风速与来流风速的比值给出了输沙率预测公式。