在风沙二相流中,颗粒在风场的作用下脱离床面起动的机理是重要的研究课题。颗粒脱离地表起动标志着地表风蚀的开始,风蚀是造成干旱半干旱沙漠地区土地退化的主要驱动力之一,起动风速又是影响风蚀的关键因素。因此,沙粒的起动风速一直受到研究者的高度关注本学位论文的主要研究内容如下：1.本文首先建立沙粒受力平衡方程,根据沙粒起动这一物理过程的突变特性,运用非线性科学中的突变理论建立了颗粒起动的尖点突变模型,通过理论推导验证了沙粒在受重力、拖曳力、升力及电场力时的起动可以用非线性尖点突变模型来刻画,并采用数值计算加以验证。本文在验证了尖点突变模型对沙粒起动建模可行性的基础上,主要讨论了电场力对沙粒起动的影响。计算结果也与实验及其他理论模型结果一致的,表明弱电场情况下电场力对沙粒起动的影响很小,在计算分析时可以忽略,强电场情况下,电场力对起动风速影响较大,故不能忽略。2.实验观察到,风沙颗粒在风场作用下,起动之前,并非静止不动而是来回振动或摆动。而这种振动是由风场的脉动所引起的。但是由于以上都为实验观测结论,并没有理论模型加以支持。所以本文从沙粒的受力出发,建立了颗粒在风场作用下的微分动力学方程,并以正弦函数模拟风场脉动。首先,求解常微分方程的初值问题,得到无脉动时颗粒的临界起动风速,并且调整脉动强度,求解不同脉动强度对颗粒起动平均风速的影响。结果表明当风场的脉动强度越强,颗粒的临界起动平均风速就越小。其次,针对颗粒在风场作用下来回振动这一物理现象,本文通过建立非线性非自治系统模型并求解,对颗粒的周期运动,倍周期分岔,准周期运动,混沌等动力学特性进行了研究。并给出了激励参数不同时,床面颗粒不同的运动形态。