沙粒蠕移运动轨迹的光学测量及分析

摘要

采用高速数字摄影记录了大气边界层风洞中的沙粒蠕移运动.通过非负减法、自动阈值法以及双向粒子追踪法的组合,从图像序列中提取了蠕移运动数字轨迹,并由此计算得到用于蠕移轨迹类型划分的蠕移运动初速分布.对两种蠕移轨迹的速度增长率及历时进行了统计分析,结果表明:风曳力起动蠕移颗粒运动速度保持性较好,随着摩阻风速增大,其运动骤停性及骤停之前的加速性增强;而碰撞起动蠕移轨迹的速度增长率的分布稳定,基本不受摩阻风速变化的影响,且其主要范围为[0,1],表明碰撞起动蠕移颗粒更易于在运动过程产生速度衰减.两种轨迹的历时均为高斯分布,随着摩阻风速增大,床面运动随机性增强,轨迹历时趋于减小.