琵琶柴的防风固沙作用数值模拟

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作   者：

刘洋;  尹忠东;  闫晴;  张彩荣; 

作者机构：

北京林业大学水土保持学院; 

关键词：

琵琶柴;  风速变化;  Fluent数值模拟;  积沙分布;  防风阻沙; 

期刊名称：

干旱区研究

i s s n：

1001-4675

年卷期：

2024 年 41 卷 011 期

页   码：

1887-1897

摘   要：

植物固沙是北方干旱、半干旱区防治风沙灾害的重要措施之一，其中琵琶柴（Reaumuria soongorica）为荒漠区分布最广泛的半灌木，具有重要的应用价值。本文利用计算平台Fluent对琵琶柴植株附近的流场进行数值模拟，分析风速特征和积沙特征。结果表明：（1）在10 m·s-1初始风速下，植株前后皆会形成涡流，其高度和强度与距植株远近有关，整体低于0.25 m。（2）数值模拟结果表明，气流水平方向速度的变化多呈“N”和“W”型曲线，而垂直方向的气流速度变化则为“V”型曲线。（3）在较低风速下，非生长季琵琶柴的阻风效能要优于生长季，株后防护距离4 m；当风速大于6 m·s-1时，双排生长季琵琶柴株后风速降低幅度可大于94.45%。（4）琵琶柴具有良好的阻沙效果，在初始风速为6 m·s-1时，大部分沙粒堆积在植株前后底部；当风速增至10 m·s-1时，生长季琵琶柴阻沙良好，沙粒主要沉积在株后1.5～3 H，沙粒堆积高度小于0.1 m；当初始风速为15 m·s-1时，生长季琵琶柴株后积沙主要分布在株后2～3.5 H，而非生长季琵琶柴沙粒堆积范围则在株后1～10 H。无论何种生长季琵琶柴均能有效降低风场内气流速度，并对气流所携带的沙粒具有良好的沉降作用，在植物治沙工程中起重要作用。