风沙运动力学建模的若干基础问题环境力学夏季讲习班ppt课件

1、风沙运动力学建模的假设干根底问题 Part 1 主讲人：顾兆林 单位：西安交通大学 : 2021-08-20提 纲1 引言：风扬粉尘景象及力学特点 1.1 风沙运动的颗粒动力学静电起电机制 1.2 离散单元法的非球形颗粒效应 1.3 传热离散单元法 1.4 颗粒群体平衡方程的高效数值解法 1.5 地表植被层湍流的大涡模拟2 风沙运动的两相流模拟-尘卷风为例3 风沙运动的风-沙-电耦合模拟Part1引言：风扬粉尘景象及力学特点西北干旱区粉尘保送的两种方式Dust storm沙尘暴Meso-scale meteorological process, th

2、e maximum velocity more than 20m/s)Dust devil尘卷风Micro-scale meteorological process,The maximum velocity around 20m/s沙尘暴的气候要素 A Mesoscale meteorological process, composed of strong convection cells Height of dust front 300-400 m Length of dust front around 100 kmsecond dust front 10-20 km Horizontal

3、velocity more than 20 ms-1 Vertical velocity more than 15 ms-1Temperature increment (DT ) 48 KPressure depression (Dp) 2.03.5 hPaT and p are temperature and pressure departures from ambient values.尘卷风尘卷风是一种发生在大气对流边境层内，能将沙尘或者碎屑等物体扬到高空、具有温度较高的低压中心和较短生命周期的旋风，是自然界中一种最常见的自然景象。 尘卷风的气候要素- Sinclair (1966)尘卷

4、风的气候要素 Diameter Tens to 141mHeight 300660mHorizontal velocity 5-20 m/s Vertical velocity 315 m/sRotation sense RandomTemperature increment (T ) 28KPressure depression (p) 2.54.5 hPaT and p are temperature and pressure departure from ambient values.风沙运动的气固两相流高度(cm)含沙量(%)沙粒直径(mm)体积浓度悬移层/3-280.110-6 10

5、-7跃移层0区域内定点安排iii+1V0V1V2V3为了获得高精度，Vi取区域内的Chebyshev 高斯点节点安排植入过程定点权值iii+1V0V1V2V3在模拟之前设置定点对部分区域i, i+1内的矩进展评价根据部分矩构造范德蒙矩阵利用范德蒙矩阵求解权值的专门程序求解定点上的权值留意: 初始时辰，根据颗粒的初始分布利用常规数值积分方法求解部分区域内的权值植入过程矩重建全局域内的颗粒分布的矩是部分域内对应矩之和分布重建平均颗粒分布平均颗粒体积算例聚并条件常数聚并率指数初始分布颗粒分布的预测右上角矩的预测下面算例破碎条件线性破碎率指数初始分布均一子分布颗粒分布预测右上角矩的预测下面群体平衡方程与双欧拉方程的耦合以DQMOM为例定义源项定义标量方程群体平衡方程的当前困难群体平衡方程中的作用频度项需求从微观进展封锁，他的准确程度直接关系到最终CFD的预测精度群体平衡方程的求解算法目前大都针对单属性群体平衡方程的，对于多属性方法较少多属性求解方法计算量较大，虽说mo