典型风蚀地表风速廓线风洞模拟系统的优化

摘要

本文在前期试验研究的基础上，首先利用计算流体动力学软件-fluent对风洞内模拟无植被保护的翻耕地的近地表风速廓线的室内试验进行了数值模拟，在软件中建立了风洞室内试验的3D模型，确立了数值模拟所需的各项参数，在软件中成功地复现了风洞室内试验的流场情况，并且模拟出了所需要的风速廓线。其次，对利用棒栅、尖塔、挡板和粗糙元等模拟装置在风洞中模拟大气边界层近地表风的边界层流场的模拟系统成功地进行了优化，在此基础上准确地调试出了野外六种典型地表(无植被保护的翻耕农田、未耕裸露农田、带茬农田、沙地、植被地、草地)的地表风速廓线，成功压缩了风洞流场模拟段长。最后，通过对比试验分析，对棒栅、尖塔、挡板和粗糙元等模拟装置在风洞中模拟近地表大气边界层流场特性的试验中各自的作用和模拟规律进行了研究。

目录

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声明

1引言

1.1土壤风蚀研究的国内外发展概况

1.2土壤风蚀问题的研究方法

1.3大气边界层风洞的发展状况

1.4大气边界层风洞的模拟技术

1.5课题主要研究任务

1.6选题意义

2大气边界层的风洞模拟理论

2.1大气边界层概述

2.2风洞中模拟大气边界层的相似理论

2.3风速廓线

3野外几种典型风蚀地表风速廓线及地表粗糙度

3.1试验区选择

3.2测试结果

3.2.1风速廓线

3.2.2地表粗糙度

4室内风洞试验的数值模拟

4.1数值模拟原理

4.2 fluent的求解过程

4.2.1计算流程图

4.2.2数值模拟的求解过程

4.3 fluent计算

4.3.1选择求解器及计算模式

4.3.2确定计算模型

4.3.3设置边界条件

4.3.4设置求解过程的监视参数

4.4计算结果

5大气边界层的室内风洞模拟

5.1试验用风洞概况

5.2测试系统

5.3模拟装置

5.4参数(z0，u*，α)的确定

5.5风速廓线的室内模拟

5.5.1无植被保护的翻耕地地表风速廓线的模拟

5.5.2留茬地地表风速廓线的模拟

5.5.3未耕地地表风速廓线的模拟

5.5.4沙地地表风速廓线的模拟

5.5.5植被地地表风速廓线的模拟

5.5.6草地地表风速廓线的模拟

6试验结果及分析

7风洞中近地表风速廓线模拟规律的研究

7.1棒栅在风洞风速廓线模拟中的作用分析

7.2尖塔在风洞风速廓线模拟中的作用分析

7.3挡板在风洞风速廓线模拟中的作用分析

7.4粗糙元在风洞风速廓线模拟中的作用分析

8结论与建议

8.1结论

8.2建议

致谢

参考文献

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