Том 30, номер 03, статья № 7

Аннотация:

Разработана методика восстановления вертикального профиля массового потока сальтации по данным измерений профиля массовой концентрации сальтирующих песчинок и профиля скорости ветра в приповерхностном слое атмосферы. Методика основана на решении прямых и обратных задач динамики сальтирующих песчинок и нацелена на определение коэффициента скольжения песчинок. Результаты расчетов коэффициента скольжения песчинок сопоставлены с данными измерений в ветровых каналах. Выяснены условия попадания траекторий сальтирующих песчинок в диапазоны высот от 5 до 10 мм и от 10 до 20 мм. Проанализировано влияние вариаций диаметра, скорости и угла вылета песчинок, а также динамической скорости на коэффициент скольжения сальтирующих песчинок. Впервые получены оценки коэффициента скольжения для мелкого песка с размером частиц 100 мкм.

Ключевые слова:

динамика сальтации, прямые и обратные задачи, массовый поток сальтации, коэффициент скольжения, методика восстановления

Список литературы:

1. Bagnold R.A. The physics of blown sand and desert dunes. London: Methuen, 1941. 265 p.
2. Zheng X. Mechanics of windblown sand movements. Berlin: Springer-Verlag, 2009. 290 p.
3. Золотокрылин А.Н. Климатическое опустынивание. М.: Наука, 2003. 247 с.
4. Бютнер Э.К. Динамика приповерхностного слоя воздуха. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 158 с.
5. Shao Y. Physics and modeling of wind erosion. New York: Springer, 2008. 452 p.
6. Горчаков Г.И., Титов А.А., Бунтов Д.В. Параметры нижнего слоя сальтации на опустыненной территории // Докл. АН. 2009. Т. 424, № 1. С. 103–106.
7. Семенов О.Е. Введение в экспериментальную метеорологию и климатологию песчаных бурь. Алматы: КазНИИЭК, 2011. 580 с.
8. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Копейкин В.М., Злобин И.А., Бунтов Д.В., Соколов А.В. Иcследование динамики сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Докл. АН. 2013. Т. 452, № 1. C. 669–676.
9. Горчаков Г.И., Копейкин В.М., Карпов А.В., Бунтов Д.В., Соколов А.В. Удельный заряд сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Докл. АН. 2014. Т. 456, № 4. С. 476–480.
10. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Кузнецов Г.А., Бунтов Д.В. Квазипериодическая сальтация в ветропесчаном потоке на опустыненной территории // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 6. С. 472–477; Gorchakov G.I., Karpov A.V., Kuznetsov G.A., Buntov D.V. Quasiperiodic saltation in the windsand flux over desertified areas // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 6. P. 501–506.
11. Rasmussen K., Sorensen M. Vertical variation of particle speed and flux density in aeolian saltation: Measurement and modeling // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. P. F02S12.
12. Gordon M., McKenna Neuman C. A study of particle splash on developing ripple forms for two bed materials // Geomorphology. 2011. V. 129. P. 79–91.
13. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Соколов А.В., Бунтов Д.В., Злобин И.А. Экспериментальное и теоретическое исследование траекторий сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 6. С. 501–506; Gorchakov G.I., Karpov A.V., Sokolov A.V., Buntov D.V., Zlobin I.A. Experimental and theoretical study of the trajectories of saltating sand particles over desert areas // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 6. P. 423–428.
14. Горчаков Г.И., Бунтов Д.В., Карпов А.В., Злобин И.А., Соколов А.В. Сальтация песчинок в приповерхностном слое атмосферы на опустыненных территориях // Естественные и антропогенные аэрозоли. VII: Сб. трудов. Санкт-Петербург: СПбГУ, 2011. С. 293–298.
15. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Копейкин В.М., Соколов А.В., Бунтов Д.В. Влияние силы Сэфмана, подъемной силы и электрической силы на перенос частиц в ветропесчаном потоке // Докл. АН. 2016. Т. 467, № 3. С. 336–341.
16. Schmidt D.S., Schmidt R.A., Dent J.D. Electrostatic force on saltating sand // J. Geophys. Res. 1998. V. 103, N D8. P. 8997–9001.
17. Wang Z.-T., Zhang C.-L., Wang H.-T. Forces on a saltating grain in air // Eur. Phys. J. E. 2013. V. 36. P. 112.
18. Cheng H., Zou X.-Y., Zhang C.-L. Probability distribution functions for the initial liftoff velocities of saltating sand grain in air // J. Geophys. Res. 2006. V. 111, N 22. P. D22205.
19. Обухов А.М. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 414 с.
20. Курбацкий А.Ф. Введение в моделирование турбулентного переноса импульса и скаляра. Новосибирск: ГЕО, 2007. 332 с.
21. Fu L.-T., Bo T.-L., Gu H.-H., Zheng X.-J. Incident Angle of Saltating Particles in Wind – Blown Sand // PLOS ONE. 2013. V. 8, N 7. Art. Id. e67935.
22. White B.R., Schulz J.C. Magnus effect in saltation // J. Fluid. Mech. 1977. V. 81, N 3. P. 497–512.
23. Huang N., Zheng X., Zhow Y., Van Pelf R.S. Simulation of wind-blown sand movement and probability density function of liftoff velocities of sand particles // J. Geophys. Res. 2006. V. 111, N D20. P. D20201.