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本论文针对风沙流中粒-床碰撞及其碰撞后的击溅过程进行研究,首先建立了2D粒-床随机碰撞模型,在此基础上分析了沙粒起跃速度,给出了起跃初速度的分布密度函数,并预测了沙粒起跃角速度的分布,最后利用离散元法(DEM)分析了粒-床碰撞以及击溅过程随时间的演化,并给出了不同粒径下的击溅函数。
本研究结果说明,沙粒起跃旋转角速度是存在的,是不可忽视的;且反弹起跃角速度分布存在一个尖点,而溅射起跃角速度分布类正态;确定了风沙流中沙粒存在顺时针和逆时针两种旋转,且两种旋转形式下的角速度出现的频率随距床面高度的不同而不同;并说明了风速和粒径影响沙粒起跃角速度分布;采用Anderson和Haff的粒-床击溅模型,利用离散元法(DEM)对粒-床击溅过程进行数值仿真,再现了粒-床击溅的动态演化过程;首次给出了等粒径床面上的平均溅起沙粒数随冲击速度和粒径的变化规律;基于对几个粒径下击溅函数的分析,说明了不同粒径床面的击溅函数形式是相同的,但是其系数却受粒径的影响。