风沙湍流边界层及其地貌形态演化的理论与实验研究

沙波纹作为风沙环境的地表特征，是地学领域关注的重要课题，又是对风沙运动基本理论研究进行检验的主要依据。为深刻认识由大量沙粒在风力作用下的运动- - 一个典型的复杂动力学系统的主要特征和基本规律，本项目针对风成微地貌- - 沙波纹现象，应用湍流大涡模拟技术和激光粒子图像测速仪等现代测量技术，分析雷诺应力、湍动能以及涡旋等风沙流近壁结构的分布规律，探索沙波纹形成的物理机制，揭示其复杂系统特征的规律以及变边界对上层风沙流结构的影响，发展模拟气体与沙粒，沙粒与沙粒之间运动相互耦合的湍流计算模式和颗粒流动模型，刻画蠕移层沙粒运动的基本物理机理，实现对近地层风沙流结构和部分风成地貌演化较为接近客观实际的定量描述和模拟再现。这将有助于人们对于风沙两相流动的全面、客观和准确的了解和认识，为风沙运动和地貌演化的深入研究提供基本的力学框架，并由此为改善生态环境和防沙治沙工程提供科学依据和评价标准。