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基于颗粒跃移运动的推移质输沙率研究

应用基础与工程科学学报 2021年第4期29卷 797-806页

作者：周双张根广刘余王愉乐西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

采用高速摄像技术,对跃移颗粒撞击床面颗粒的过程进行了观测.通过求解跃移颗粒与床面颗粒的撞击模型,确定了速度恢复系数.纵向速度恢复系数主要由撞击面角度决定;垂向速度恢复系数主要由入射角度决定.通过求解跃移运动方程,建立了考虑... 详细信息

采用高速摄像技术,对跃移颗粒撞击床面颗粒的过程进行了观测.通过求解跃移颗粒与床面颗粒的撞击模型,确定了速度恢复系数.纵向速度恢复系数主要由撞击面角度决定;垂向速度恢复系数主要由入射角度决定.通过求解跃移运动方程,建立了考虑颗粒碰撞影响的平均跃移高度、跃移速度计算式.基于平均颗粒浓度与有效水流强度之间的关系,推导出均匀推移质输沙率公式.经与水槽试验数据、天然河流实测数据的比较,本文公式具有良好的适用性和准确性,可以用于输沙率的预测.

关键词：推移质输沙率泥沙运动速度颗粒撞击跃移

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泥沙颗粒跃移运动机理

天津大学学报 2012年第3期45卷 196-201页

作者：白玉川陈有华韩其为天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学河流海岸工程泥沙研究所天津300072

水流中泥沙颗粒的跳跃运动是推移质运动的重要形式,根据泥沙颗粒运动过程的受力分析,建立了忽略颗粒旋转和紊动影响的泥沙颗粒跃移运动模型,并采用数值计算方法,求解了跃移运动方程,得到了跃移运动参数(跃移长度、跃移高度、跃移速度)... 详细信息

水流中泥沙颗粒的跳跃运动是推移质运动的重要形式,根据泥沙颗粒运动过程的受力分析,建立了忽略颗粒旋转和紊动影响的泥沙颗粒跃移运动模型,并采用数值计算方法,求解了跃移运动方程,得到了跃移运动参数(跃移长度、跃移高度、跃移速度)的统计特性,所得结论与实验资料吻合较好;通过对数值计算结果回归分析,得到了跃移运动参数以及输沙率的数学表达式,对于了解推移质运动机理有重要的意义.

关键词：推移质跃移输沙率

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地表温度对颗粒跃移轨迹的影响

应用力学学报 2005年第2期22卷 207-211,i006页

作者：郑晓静岳高伟兰州大学兰州730000

为了研究由地表温度变化引起的向上的垂向气流对沙粒跃移运动的影响,本文给出了考虑近地表温度变化和水平来流风场作用下的沙粒的跃移运动。在定量给出不同时刻的近地表温度和垂向风速的基础上,计算了由于太阳辐射所引起的近地表层垂向... 详细信息

为了研究由地表温度变化引起的向上的垂向气流对沙粒跃移运动的影响,本文给出了考虑近地表温度变化和水平来流风场作用下的沙粒的跃移运动。在定量给出不同时刻的近地表温度和垂向风速的基础上,计算了由于太阳辐射所引起的近地表层垂向气流对沙粒跃移运动的影响,发现:垂向风速在午后可达到1.5m/s并使得沙粒跃移轨迹的最大高度和长度分别增加55.56%和73.68%;同时,与不考虑温度效应的情况不同的是,沙粒跃移轨道最大高度将随粒径变化。

关键词：温度场垂向气流风沙运动跃移地表温度

基于野外观测的风沙流跃移和蠕移运动规律研究

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干旱区资源与环境 2017年第5期31卷 119-125页

作者：康永德何清杨兴华杨帆艾力.买买提明霍文中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所乌鲁木齐830002 塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站塔中841000 新疆师范大学地理科学与旅游学院乌鲁木齐830054

利用H11-sensit风蚀传感器、风速仪、微梯度集沙仪,于2014.7~2014.8在塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区进行了风沙流跃移和蠕移运动连续观测试验,分析了该区域典型天气和不同风速下跃移、蠕移运动的规律。结果表明:(1)85mm高度范围内,随风速... 详细信息

利用H11-sensit风蚀传感器、风速仪、微梯度集沙仪,于2014.7~2014.8在塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区进行了风沙流跃移和蠕移运动连续观测试验,分析了该区域典型天气和不同风速下跃移、蠕移运动的规律。结果表明:(1)85mm高度范围内,随风速的增加,跃移量/蠕移量之比呈负幂数函数下降,最终趋于稳定,当风速在8.5m·s^(-1)左右时,跃移量/蠕移量之比约为8~10;(2)风速达到6.9m·s^(-1)时,总跃移量最大值为1952.01g;风速达到7.6m·s^(-1)时,总蠕移量最大值为211.79g。(3)总跃移量和总蠕移量的比值随风速的增加呈指数递减,典型天气过程中不同风速下的总跃移量和总蠕移量比值约为8~24。

关键词：微梯度风沙流跃移蠕移塔克拉玛干沙漠

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混合沙跃移运动数值模拟

干旱区资源与环境 2014年第1期28卷 49-54页

作者：何艺峰王志强富宝锋张永浩马应明西北核技术研究所西安710024

采用数值模拟方法分析了混合沙的跃移运动规律,模拟结果表明:模型能够合理反映混合沙实际跃移行为,模拟结果与野外试验和他人实验结果基本相符;混合沙跃移输运主要集中于地表之上30cm以下,达总输沙量95%以上;总输沙率垂向分布整体呈指... 详细信息

采用数值模拟方法分析了混合沙的跃移运动规律,模拟结果表明:模型能够合理反映混合沙实际跃移行为,模拟结果与野外试验和他人实验结果基本相符;混合沙跃移输运主要集中于地表之上30cm以下,达总输沙量95%以上;总输沙率垂向分布整体呈指数规律递减,靠近地表处形成输沙率峰值;不同粒径沙粒输沙率随高度的变化与总输沙率基本一致,但是各粒径输沙量、输沙率峰值大小、峰值所处的高度各不相同;风速的增大并不改变混合沙和各粒径沙粒输沙率垂向分布的结构形式,只是风速增高,输沙率峰值和峰值所处的高度均增大;随着风速的增大,总输沙量中小粒径沙粒份额逐渐降低,大粒径沙粒份额逐渐升高。

关键词：混合沙跃移数值模拟

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跃移泥沙颗粒起跳时间的特性分析

中国水利水电科学研究院学报（中英文） 2022年第1期20卷 1-9页

作者：张磊黄海郭子扬王大宇关见朝王友胜中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点试验室北京100048 中央民族大学北京100081

跃移是推移质泥沙颗粒运动的主要形式之一,跃移颗粒的运动特性是影响推移质输沙率的重要参数,但目前对跃移泥沙颗粒的起跳时间研究相对较少。本文利用高速摄影技术,对不同粒径泥沙起跳过程进行了系列的试验研究,后期采用RGB颜色映射函... 详细信息

跃移是推移质泥沙颗粒运动的主要形式之一,跃移颗粒的运动特性是影响推移质输沙率的重要参数,但目前对跃移泥沙颗粒的起跳时间研究相对较少。本文利用高速摄影技术,对不同粒径泥沙起跳过程进行了系列的试验研究,后期采用RGB颜色映射函数获得灰度图,通过逐帧批处理获取颗粒的运动轨迹,直接得到了泥沙颗粒的起跳时间大小。试验结果表明,在本文试验的水沙条件下,泥沙颗粒的起跳时间呈现偏态分布,随着水流作用流速与特征沉速之比从0.3增大至0.7,起跳时间的变化趋势不显著。在此基础上,利用Gilbert和岗恰洛夫两家输沙率实测资料反算出了起跳时间的大小,并与韩其为公式进行了对比。结果表明:起跳时间的试验实测值与反算值均能够与理论计算值相吻合,在证明理论正确性和试验结果合理性的同时,阐明了随着水流作用流速与特征沉速之比Vbω的进一步增大,起跳时间呈现逐渐变小的变化趋势。

关键词：床面泥沙颗粒跃移起跳时间

兰新高铁烟墩风区戈壁近地表风沙流跃移质垂直分布特性

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中国沙漠 2018年第5期38卷 919-927页

作者：谭立海张伟民边凯安志山牛百成高扬中国科学院西北生态环境资源研究院敦煌戈壁荒漠研究站甘肃兰州730000 中国林业科学研究院沙漠林业实验中心内蒙古磴口015200

跃移质作为风沙流的主体,其近地表垂直分布规律是风沙物理学的重要研究内容,对防沙工程具有重要的指导意义。受研究条件与观测仪器限制,戈壁特别是极端大风区近地表风沙流结构特性研究较为薄弱。利用多梯度风蚀传感器与阶梯式集沙仪对... 详细信息

跃移质作为风沙流的主体,其近地表垂直分布规律是风沙物理学的重要研究内容,对防沙工程具有重要的指导意义。受研究条件与观测仪器限制,戈壁特别是极端大风区近地表风沙流结构特性研究较为薄弱。利用多梯度风蚀传感器与阶梯式集沙仪对兰新高铁烟墩风区戈壁近地表风沙流跃移质的垂直分布特性进行了观测研究。结果表明:兰新高铁烟墩风区戈壁沙粒发生跃移运动的2 m高临界风速达12 m·s^(-1);戈壁近地表风沙流具有明显的阵性特征,沙粒跃移发生的时间比例在50%以下,与平均风速成正相关关系,与风速脉动强度无显著相关关系; 2 m高阵风7级风速下,戈壁跃移沙粒主要集中于地表50 cm范围内,近地表风沙流结构呈"象鼻效应",跃移质最大质量通量出现在地表2. 5～5 cm高度处,沙粒最大跃移高度可达2 m,且沙粒跃移高度随2 m高风速的增加呈指数规律递增。因此,兰新高铁烟墩风区2 m高阻沙栅栏不足以完全阻截戈壁风沙流,是造成烟墩风区兰新高铁轨道积沙的重要原因之一。

关键词：戈壁跃移风沙流结构风沙流间歇性烟墩风区

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形状因素对风沙跃移影响的数值研究

西北大学学报（自然科学版） 2013年第1期43卷 121-126页

作者：杨斌高凯李志强王元西北大学化工学院陕西西安710069 西安交通大学环境力学中心陕西西安710049

目的研究沙粒形状因素对沙粒跃移的影响。方法采用两类形状系数对阻力系数加以修正,进行了沙粒跃移的数值模拟。结果获得了形状系数修正后的模拟结果,并对比分析了其与采用球形假设的模拟结果以及真实沙粒跃移轨迹的高速摄影实验结果之... 详细信息

目的研究沙粒形状因素对沙粒跃移的影响。方法采用两类形状系数对阻力系数加以修正,进行了沙粒跃移的数值模拟。结果获得了形状系数修正后的模拟结果,并对比分析了其与采用球形假设的模拟结果以及真实沙粒跃移轨迹的高速摄影实验结果之间的差异。结论沙粒形状因素对沙粒跃移的影响是不能忽略的。当粒径>160μm时,两种修正方法得到的计算结果与实验轨迹基本一致,而当粒径≤160μm时,采用基于颗粒阻力的形状系数,将沙粒转化为球形的修正方法得到结果更接近实际。

关键词：跃移风沙迁移形状系数阻力系数数值模拟

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水流中颗粒跃移参数的试验研究

水动力学研究与进展（A辑） 1991年第A12期6卷 71-81页

作者：胡春宏惠遇甲水利水电科学研究院清华大学

水流中颗粒的跃移是推移质运动的主要形式。本文作者采用高速摄影技术,对颗粒的跃移运动进行了系统的测量,全面地分析了跃移颗粒的受力情况(包括阻力系数、升力系数的变化,各力的大小比较等),在此基础上,采用数值计算的方法,求解了颗粒... 详细信息

水流中颗粒的跃移是推移质运动的主要形式。本文作者采用高速摄影技术,对颗粒的跃移运动进行了系统的测量,全面地分析了跃移颗粒的受力情况(包括阻力系数、升力系数的变化,各力的大小比较等),在此基础上,采用数值计算的方法,求解了颗粒跃移运动方程,其结果同实测资料基本上一致。为实用起见,根据实测资料进一步分析了跃移参数(跃移长度、跃移高度和跃移速度等)随相对水流强度参数的变化规律。这对于了解推移质运动机理及进行推移质输沙率研究有着重要的意义。

关键词：泥沙运动力学推移质跃移