空气动力学粗糙度的物理与实践意义.pdf

第 23 卷　第 4 期 中 　国 　沙 　漠 Vol. 23 　No. 4 2003 年 7 月 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 Jul. 2003 JOURNAL OF DESERT RESEARCH ( ) 文章编号 :1000694X 2003 空气动力学粗糙度的物理与实践意义 刘小平 , 董治宝 ( 中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室,甘肃 兰州　730000) 摘 　要 : 空气动力学粗糙度是风沙边界层的一个重要参数。文章回顾了空气动力学粗糙度概念的由来 ;用流体力 学的量纲分析法和数学方法 ,从两个不同的角度推导了空气动力学粗糙度 ; 阐述了空气动力学粗糙度的物理与实 践意义 ;简明介绍了空气动力学粗糙度的分类和各种不同下垫面空气动力学粗糙度的主要研究成果 ,就目前研究 中存在的问题、研究趋势等方面做了探讨。 关键词 : 空气动力学粗糙度 ; 分类 ; 物理及实践意义 中图分类号: X169 文献标识码 : A 　　空气动力学粗糙度是现代流体力学的一个重要 系数。从现代流体力学观点来看 ,Darcy 的实验结果 概念 ,是风速等于零的某一几何高度 ,它表征地表与 ( ρ μ) 揭示了摩阻系数f 随流体雷诺数Re = uD / 和管 大气的相互作用 ,反映地表对风速的减弱作用以及 ( ε ε 壁相对粗糙度 r / , 其中 r 为管壁半径; 为管壁 0 0 对风沙活动的影响 ,也是流体力学、大气边界层理论 ) 粗糙凸出的平均高度 的变化而变化这一重要现 研究的一个重要参数 ,在风沙科学、流体力学、大气 象) 。Prandtl 根据 Nikuradse 的实验结果建立了适合 科学中占有极其重要的地位。空气动力学粗糙度的 于光滑和粗糙圆管的速度分布方程[5 ] : 研究是深入理解不同床面风沙活动产生机制 , 以及 z 防治风沙危害的关键之一。因而 , 自从半个世纪前 uz = umax + 2. 5ln ( r0 ) Bagnold 建立起风沙物理学后[1 ] , 引起了国内外学者 或 : 的热切关注 ,取得了重要的研究成果。空气动力学 u z = B + 2. 5ln