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新疆職稱論文范文1

關鍵詞:　人工植被　灌叢沙堆　風洞實驗　表面壓力

灌叢沙堆是干旱地區沙漠、半干旱半濕潤沙地和沙質海岸帶常見的一種生物風積地貌類型〔1, 2〕。論文多數學者認為植被蓋度、風力強度和沙子供應量三個主要因素控制著灌叢沙堆的形成演化過程〔3-10〕。hesp等〔11〕曾經推斷草叢沙丘附近的流場結構,朱震達等〔12, 13〕在風洞實驗中模擬了灌叢沙堆流沙模型的形態演化過程。但是限于灌叢沙堆形成因素的復雜性,迄今為止,對灌叢沙堆形成演化的動力學機制知之甚少。由于傳統的模擬二維流場只能反映沿氣流方向沙丘縱斷面上的氣流運行狀況,并未反映出沙堆表面風壓變化規律,如果把兩者觀測模擬結合起來可望在三維流場結構分析中深入研究氣流作用于沙丘表面的動力過程。本文基于新疆和田河流域風沙地貌野外考察資料,在完成純氣流流場風洞模擬基礎上,擬進一步通過風洞模擬實驗,查明無植物“沙堆”和有植物“沙堆”模型的表面壓力分布特征,這對深入闡明灌叢沙堆表面在風沙流作用下的風積、風蝕機制具有重要意義。

1　風洞實驗

1.1　風洞基本參數和實驗相似理論

本項風洞模擬實驗在

2.3　圓錐形沙堆的表面壓力分布特征

從圓錐形沙堆各個風速下的表面壓力分布模擬結果來看(圖2e-2h),圓錐形沙堆的表面壓力分布情況可以簡單劃分為沙堆迎風坡正壓增壓區、背風坡降壓負壓區和兩翼高壓區。

在圓錐形沙堆迎風坡分布著正壓增壓區(主要在a、b兩區內)。從等壓線分布圖上可見,在圓錐形沙堆的迎風坡坡腳處等壓線較稀疏,順坡向上等壓線逐漸加密且分布比較均勻,系迎風坡氣流不斷爬坡增速所致,在錐頂附近表面壓力達到最大值,風速也相應地為最大值。與半球形沙堆相比,圓錐形沙堆迎風坡風壓梯度變化均勻增大。

在圓錐形沙堆的背風坡分布著降壓負壓區(主要在e、f兩區內)。當氣流翻越沙堆后,在背風坡氣流回旋,風速迅速降低,表面壓力0值等值線區域頂點接近沙堆丘頂,再往下則氣流回旋反向,醫學論文負壓值不斷升高,在約1/3h2高度處負壓值達到極值,并形成一個負壓高值區,整個負壓區俯視平面形態大致呈現三角形。其負壓中心區風壓值與半球形沙堆相比,要高出許多(對比圖2a、2b、2e和2f)。

在圓錐形沙堆的兩側對稱分布著高壓區(主要分布在c、d、g和h區內)。從等壓線分布圖上可見,圓錐形沙堆兩翼的高壓區是對稱分布的,但是高壓區延伸方向是從側翼坡腳一直到沙堆頂部,與風洞試驗段氣流方向垂直相交,這與半球形沙堆側翼高低壓相間分布、延伸方向與風向平行的狀態明顯不同。這與野外觀察到的圓錐形沙堆退化過程中沙堆兩側發生的連續風蝕現象是吻合的。

2.4　有“植物”圓錐形沙堆的表面壓力分布特征

從有植物的圓錐形沙堆各個風速下的表面壓力分布模擬結果來看(圖2f-圖2g),有植物的圓錐形沙堆的表面壓力分布情況可以簡單劃分為沙堆迎風坡正壓變壓區、錐頂負壓區、背風坡負壓區和兩翼高壓區。

與無植被的圓錐形沙堆的表面壓力的分布情況相比較,植被對圓錐形沙堆的表面壓力的影響突出地表現在錐頂附近部位和背風坡負壓區。在沙堆的迎風坡錐頂附近,由于植物的干擾,迎風坡氣流在錐頂附近加速到高值后迅速降低,等壓線值表現為先均勻增高后迅速降低,在圓錐的頂部形成一個閉合的負壓區,背風坡仍為負壓區,負壓區的范圍明顯地比無植物影響的擴大,而且負壓區的中心負值區風壓比無植物的削弱10~40 pa以上,并且整個背風坡負值區域在局部也擾分解成更小的負值區。

3　結　論

通過以上純氣流風洞模擬實驗,結合新疆和田河流域的野外考察分析,初步獲得了無植被覆蓋與有植被覆蓋條件下半球形沙堆和圓錐形沙堆的表面壓力分布特征。其基本結論如下:

(1)無植被半球形沙堆的表面壓力分區可以劃分為沙堆迎風坡正壓增壓區、丘頂高壓區、背風坡負壓區和兩翼高低壓相間分布區。半球形沙堆迎風坡下部坡度較陡是造成沙堆迎風坡前氣流壓縮匯集形成渦流的主要原因。

(2)有植物半球形沙堆的表面壓力分區可以劃分為沙堆迎風坡正壓增壓區、丘頂高壓破碎區、背風坡負壓區和兩翼高低壓相間分布區。植物造成半球形沙堆丘頂的高壓區破碎化,丘頂風蝕壓力被弱化。

(3)無植被圓錐形沙堆的表面壓力分區可以劃分為沙堆迎風坡正壓增壓區、背風坡降壓負壓區和兩翼高壓區。圓錐形沙堆頂部無明顯正壓區和負壓區,迎風坡對氣流的壓縮匯集作用不明顯。

(4)有植物的圓錐形沙堆的表面壓力分區可以劃分為沙堆迎風坡正壓變壓區、錐頂負壓區、背風坡負壓區和兩翼高壓區。植物的影響使錐頂附近形成負壓區,迎風坡風壓值先均勻增加再迅速降低,同時弱化了背風坡渦流負壓值。

(5)沙堆幾何形態對沙堆的表面壓力分布特征影響較大。職稱論文比較半球形沙堆和圓錐形沙堆表面壓力分布特征,半球形沙堆迎風坡下半部等壓線分布稀疏,易造成氣流在坡前匯集,形成較強的渦流,頂部存在閉合的高壓區,易遭強風侵蝕,同時背風坡負壓區風壓較弱,以致背風坡渦流較弱;圓錐形沙堆反之,迎風坡等壓線分布由疏到密遞增梯度均勻,迎風坡前渦流較弱,背風坡負壓區負壓值較大,致使渦流也較強,頂部不存在明顯的高壓區,強風侵蝕不明顯。

(6)野外觀察在沙堆植被衰敗、遭受風蝕的過程中,半球形沙堆的丘頂往往最先遭受風蝕形成風蝕坑,兩側出現環繞沙堆側翼分布的風蝕凹槽,而圓錐形沙堆衰退過程中丘頂風蝕降低和側翼風蝕過程同步進行,沙堆風蝕降低過程中圓錐形形態可以維持較長時間,即圓錐形沙堆更易與區域氣流場達到形態動力平衡。野外考察中發現的不同形態沙堆演化特征也基本印證了本項模擬實驗勾畫出的表面壓力分布特點。

參考文獻(references)

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