沙粒在风的作用下的运动主要形式是跃移。跃移运动能产生沙尘浮质、形成沙丘地貌和侵蚀地貌。在风沙运动研究中,我们一般只考虑平均风速,并不考虑脉动风速对颗粒运动的影响,但是,忽略脉动部分对运动颗粒的影响,将直接影响定量研究颗粒运动的结果。因此,研究脉动风速对跃移运动参数的影响非常重要,本学位论文就是通过数值仿真大气边界层中风速脉动对跃移运动的影响,为实验研究和理论分析提供一定的参照。本文分别研究了单一粒径床面和混合粒径床面上颗粒的跃移运动,主要研究内容如下： 1.首先对风沙流中随机风场的数学模型进行了具体描述,进而利用kinematic simulation给出具体的随机Fourier脉动风场方程,在生成具体的随机脉动场时,我们利用随机Fourier级数生成脉动风场时产生的独立矢量分量如频率、波数等的取值来控制随机脉动场,在本文研究时,我们对频率等参数分别取均值为0,标准方差为1的高斯分布随机数,波数取均值为0,标准方差为0.5的高斯分布随机数。 2.利用生成的随机脉动风场,我们分别模拟了单一粒径和混合粒径床面的颗粒跃移运动。在单一粒径下,得到了风速与摩阻速度和傅里叶节点数之间的关系,进而确定了节点数的取值。节点数确定后,我们进行了脉动风速与实测脉动风速的比较,结果表明两者相吻合。同时我们模拟得到了跃移运动时的单宽输沙率随摩阻速度的变化规律,并与实验值和经典理论公式得到的理论值做了比较,相比较而言,我们的模拟结果很好。得到了混合粒径下颗粒的垂直质量通量和水平质量通量以及沙粒粒径分布的变化情况。 3.在混合粒径时,我们同样先确定了节点数,然后比较了实测脉动风速和模拟脉动风速,结果与单一粒径的结果相同。同时我们模拟得到了跃移运动时,颗粒的垂直质量通量和水平质量通量随摩阻速度的变化规律,与实验值相比较,两者非常吻合。对于混合沙,我们研究了沙粒粒径与摩阻速度的关系,结果说明,运动达到稳态时的颗粒分布与摩阻速度有密切的关系。 4.考虑脉动风场时,我们得到的数值模拟结果与实验结果相比,不论是单一粒径还是混合粒径床面,模拟结果和实验值两者吻合的很好,这说明了脉动在实际的颗粒运动中有一定的作用,不可以忽略。