沙尘暴天气是一种严重的灾害性天气.多发生在内陆沙漠地区,如非洲、中东、中亚、蒙古及中国西北地区和华北地区.沙尘暴来临时,会造成严重的风害、沙积害、风蚀、环境污染等灾害.严重影响当地工农业生产和人民生活.因此,已引起国内外学者和各国政府的关注.2000年初,中国北京等地就多次出现沙尘暴天气,给中国人民的生产、生活带来了极大的不便,也造成了相当大的经济损失,引起了社会各界和科学研究机构的广泛关注.沙尘暴过程本身是一个及其复杂的过程,其中的沙尘起源,扩散、传输、沉降等机制都是值得探索的问题.有关沙尘暴的观测资料少和不全面,并且对沙尘暴起动,传输分布特征了解的很少,建立一个有效的模型来模拟就显得尤为重要.早在70年代,沙尘暴的数值模拟一直是科学机构研究的方向,如何建立准确的沙尘传输模型来模拟预报沙尘暴,如何弄清沙尘传输、扩散机理以及如何制止沙尘暴的发生等都是很有研究价值和必要的.也是如今科学家们研究的方向.沙尘暴天气是一种典型的大气多相流问题.该文在工程两相流的基础上建立了沙尘传输模型.在动力气象模型MM5驱动下,对2002年3月18~21日,中国北方大部分城市发生的强沙尘暴事件,进行了数值模拟,并且进行了机理分析研究,获得沙尘暴迁徙的路径和影响范围.建模过程如下:首先,建立一个三维欧拉型起沙/输送/沉降模型,其主要特点是模型中考虑了粒子热漂移作用.建立的沙尘传输模型与动力气象模型MM5很好的相耦合.整个数值计算在Linux平台上完成,其中MM5气象模型采用并行计算,并在我们自己研发的PC机网络并行计算系统上进行了测试.测试结果证明了并行计算是大型数值模拟的重要手段.其次,通过对中国2002年,3月18~21日的模拟,简单分析了三个主要天气气象场,(u,v,T场),通过比较加上粒子热漂移源项和未加上粒子热漂移源项的两种不同工况的输出图形,得出了热漂移作用在粒子传输、扩散的过程中确实有不可忽视的贡献作用.接着,该文进行了第二个算例,在模型中设置三个不同的沙尘源区,旨在模拟不同的沙尘源对中国城市沙尘暴爆发的影响作用.通过比较,沙尘在风力的携带下,均被输送到同一地区,表明多个沙尘源对中国城市沙尘暴的爆发具有叠加作用,这就增加了沙尘暴发生的可能性.这对中国城市土地荒漠化问题治理,防止该国城市边缘、干旱地区成为新的沙尘源头有重要意义.同时,该文还对粒子热漂移作用进行了不同的时间和空间对比分析,得出了规律分布曲线.最后,该文提出了展望,进一步完善该模型.该文模拟研究工作是一次初步探索性研究,模拟结果基本反应了颗粒的分布规律,取得了一些认识,对沙尘暴问题的研究以及多相流问题的探讨都有重要的参考价值.为了说明模拟沙尘暴发展过程,以及沙尘中心浓度分布随时间演变的正确性,该文参考了沙尘暴网站资料,采用模拟计算结果与实测资料相比较,对比结果分析表明了该文建立的模型具有很好的模拟性,模拟结果能反映沙尘暴中心迁徙的路径与规律,Eular-Eular气固两相流模型与MM5气象模型很好的模拟了大气沙尘传输过程,即Eular-Eular气固两相流模型对大气气固两相流的研究十分有价值.也反映了该文建模程序的正确性.该文的研究工作还表明,发展微机网络并行系统是适合中国国情的、赶超国际先进水平的实现大规模高性计算的有效途径.并行计算机为该文模型计算提供了强有力的计算工具.