本文在边界层风洞中,采用洞顶落沙方式模拟了沙尘暴工况,讨论了不同风洞风速、落沙量下的流场特性,包括风剖面、沙浓度和湍流度的分布规律。以具有典型树冠特性的豆瓣黄杨苗为试验树,在模拟的沙尘暴流场下,研究了树木对树后风沙流场的影响。同时讨论了树木在静止状态及不同风速下迎风面积的变化情况。采用六分力天平测量了风沙流场下树木的受力情况,分析风沙作用对其受力的影响。经过系统的研究取得了如下成果:(1)基于典型沙漠区域观测场得到的实测净风场信息在风洞中模拟了多种风沙流场环境,并分析其流场特性。结果表明:相对于净风场,运动沙粒对风速有明显的削减作用,却对湍流度有增大作用,这种削减作用和增大作用随沙浓度的增大而显著,且对不同高度处风速、湍流度的影响程度与沙浓度垂直分布特点相关。同一风速下,沙浓度随落沙量的增加而增大。在风速较小时,沙浓度随高度的增加而减小。在风速较大时,下侧高度的沙浓度减小,上部高度的沙浓度增加,沙浓度剖面沿高度方向先减小后增大。(2)在模拟的各类沙尘暴流场中测量三种树后间距处的风沙流场情况,并与无树时对比。结果表明:相对于无树时,同一风速下,树后一倍树高位置处树冠以下范围的风速、沙浓度略有增大,树顶以上范围的风速、沙浓度基本无变化,树冠层高度范围的风速、沙浓度显著减小。树木中间位置的风速、沙浓度相对于无树时减小比例最高,减小程度随落沙量的增加而增大,且随树后间距的增加而减小。树木后的湍流度有明显的增大,增大程度变化规律与前两者的影响规律相似。落沙量三时,树木后树冠层位置风速、沙浓度的减小程度随风速的增加而增大,湍流度的增大程度随风速的增加而增大。(3)研究树木在不同风速下迎风面积的变化情况,并分析风沙作用对树木受力的影响。结果表明:试验树迎风面积随风速的增大而减小。落沙工况下天平测得的树木顺风向平均阻力与平均倾覆力矩均小于净风场结果,顺风向脉动阻力和脉动倾覆力矩均大于净风场结果。同一风速时,试验树在风沙作用下的顺风向平均阻力系数和平均倾覆力矩系数均大于净风场结果,且随落沙量的增加而增大。