我国沙害严重,在治理沙漠化的技术装备手段中,草沙障是应用最广的一种机械固沙工程方法。但当前对草沙障的作用机理研究不足,阻碍了治沙装备的研发和推广本文的以栽植草沙障的工程实践应用研究为目标,从广泛使用的防风固沙草方格沙障入手,利用激光扫描仪和图象等多传感器融合技术对沙面和沙障进行结构测绘,采集沙障地貌形态特征数据。在沙障3D点云模型基础上,进行沙障气动外形研究。利用风沙动力学、流体力学等的研究手段,对草沙障的基本结构和格网结构在流场中的作用机理进行了研究。基于流体力学数值计算方法及湍流理论,提出了沙障内流场存在稳定的沙障后方形成诱导涡流的现象的数值模拟方法,验证并分析了沙障后方稳定的诱导涡流结构对防风固沙效果有着重要影响；研究确立了涡流结构的稳定位置、尺寸与沙障尺寸参数的关系模型,利用CFD数值模拟,获得了系列不同尺寸规格的沙障后方诱导涡流的形态、作用机理和尺寸等特征规律。利用风沙作用模拟方法研究并构建了驻涡成型的沙面曲面函数,该外形曲线函数充分考虑了沙堆休止角作为背风边缘的设计参考因素,使阻滞沙流容量能力的最大化。同时能够根据不同的间隔尺寸进行调节,可确定出了草沙障的两个相关控制参数：基于侵蚀量的沙障间隔控制系数和基于侵蚀强度的凹坑深度控制系数。利用计算流体力学方法深入探讨了非平面条件下沙丘在气流场中附面层内压力梯度和速度矢量场变化的规律,利用k-ε湍流模型对凹坑形态条件下的结构化旋涡进行了模拟。结合具有一定孔隙度的沙障与沙垄模型,可选定于地形风力相适应的多边形沙障形态,通过沙坑平衡侵蚀积分条件给出了沙障填充的尺寸控制参数选择范围。针对草方格沙障减弱沙丘移动的本质性问题,以非光滑表面减阻的理论为切入点,根据沙凹坑曲线模型,设计了六边形的沙障和凹坑形貌,达到用料少、涡流大的目标.利用CFD软件行改进的方法和参数。并在沙障结构形态的要求基础上,探讨了作业装置的作业方式和轨迹控制的基本要求。本文针对治沙的技术装备要求,提出了涡流与沙障关系模型,创建了控制沙面和沙障的若干参数和工艺力法。这种关系模型和作用方法的创新性是利用流体的粘性特性,将惯性剪切方向的动能转换为涡流的环量动能,最终依靠这种稳定的凹坑型面和多边形结构减弱了主导风向的惯性剪切作用,减少了沙粒朝着主导风向迁移的速度,从而达到防风固沙的效果。本文的研究结论能够在荒漠化治理,特别是固定沙丘的固沙工程实践研究发挥理论指导作用。