风成沙纹的计算机模拟

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该文基于Bagnold和Sharp提出的沙纹发展机理,运用离散模拟方法,考虑沙粒的跃移和蠕动过程,提出了两种模拟方案,对风成沙纹的产生和发展进行了二维计算机模拟,得到了接近自然情况的沙纹形态.模拟表明沙纹的产生和发展与床面上凸起对其下游的屏蔽作用有关,沙纹的波长λ和波高H随计算轮次的增加而增大,增大速率逐渐减小,趋向于某一稳定状态.床面状态发展过程中有融合现场发生,并且发现沙纹剖面也有一个发展过程.方案一的计算结果中,相同计算轮次下模拟沙纹的波长和波高与床面沙粒开始蠕移的初始动量成正比,λ/H值大致为7.方案二的计算结果中,床面能否出现沙纹与风速有关,沙纹的λ/H值也与风速有关.相同粒径下,λ/H随风速的增加而减小.风速较小时,不同粒径的床面有不同的λ/H值;当风速增加到某一数值后,不同粒径的床面具有相同的λ/H值,在该项研究中这个值在4左右.模拟计算的范围内,λ/H值的范围为从3.8到14.
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