風沙兩相流理論及其應(yīng)用

　　本書是關(guān)于風沙兩相流基本理論及其應(yīng)用研究的專著。書中論述了沙粒在風力作用下的運動規(guī)律，包括沙粒的運動和輸移特性，沙紋和沙丘的形成發(fā)育及其分布規(guī)律，探討了預(yù)測和模擬地表形態(tài)變化的方法，提出了量化沙漠化過程與人類活動之間關(guān)系的途徑。本書不僅通過國內(nèi)外大量文獻系統(tǒng)地介紹了本領(lǐng)域的最新研究進展，而且通過對風沙兩相流運動機理的深入分析有效地層示了理論與應(yīng)用結(jié)合的前景。本書內(nèi)容新穎，資料豐富，概念清晰，敘述簡明。尤其是附錄中給出的一整套精密測量資料對同行今后開展相關(guān)研究提供了很大的方便，在一定程度上可以幫助克服理論驗證方面經(jīng)常遇到的困難。 本書可供從事地理、農(nóng)林、水利、資源和環(huán)境科學(xué)類專業(yè)的科技人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。 前 言 有關(guān)荒漠化或沙漠化的話題早已不再陌生。然而，造成這類全球關(guān)注的生態(tài)環(huán)境問題的根源是什么？荒漠化問題與風沙過程及人類活動之間有什么關(guān)系？如何科學(xué)地描述風沙運動機理？如何精確地獲得關(guān)于自然或人為要素的量化信息？這些都是當前重要的科學(xué)問題。 風沙兩相流運動的研究具有重要意義。風沙兩相流的研究方法通常有野外觀測、風洞模擬和數(shù)值模擬等。雖然從19世紀中葉就已開始對風力作用規(guī)律有所認識，但是風沙兩相流研究的真正進展始于20世紀30年代Bagnold的系統(tǒng)研究。此后，隨著多相流理論的發(fā)展和先進測量手段的出現(xiàn)，風沙兩相流理論取得了迅速發(fā)展，并已成為整個風沙學(xué)科研究的重要基礎(chǔ)。另一方面，風沙兩相流研究在精密測量方面仍然存在困難，即使是已取得的實驗結(jié)果，往往也因測量儀器的規(guī)范性差或?qū)嶒灄l件存在差異，各家實驗資料由于缺乏可比性而難以為風沙運動理論的建立提供足夠的量化信息，兩相流理論研究也因缺乏精確實驗資料的驗證而受到限制。 注意到近年來國內(nèi)外相鄰學(xué)科在多相流理論研究方面取得的最新進展，同時注意到目前在風沙兩相流實驗研究的不足之處，作者在國家杰出青年基金（批準號：49625101）等的支持下擬定了系統(tǒng)開展風沙兩相流風洞實驗研究的計劃，并于1998年在中國科學(xué)院沙坡頭沙漠科學(xué)試驗研究站野外風洞進行了系列實驗，獲得了豐富的實驗資料。在實驗和廣泛收集國內(nèi)外學(xué)者實測資料的基礎(chǔ)上，作者利用多年來從事多相流理論研究的優(yōu)勢，結(jié)合風沙運動特點從理論上對風沙兩相流基本問題進行了較為深入的研究。這方面的研究歷時8年，先后有20余人參加，其間為了獲得精密的資料和等待對理論的嚴格驗證，多次放棄了"快出成果"的機會。作者感謝國家自然科學(xué)基金委員會和科學(xué)出版社相關(guān)同志和專家的耐心和寬容，因為我們深知在社會經(jīng)濟發(fā)展迅速的今天，能夠靜心等待別人的"慢工細活"是多么不易。令作者欣慰的是書中的一些頗為厚實的重要成果在國際雜志上發(fā)表以后深受同行的肯定，我們也在這實際上并不漫長的過程中得到了磨練。 在風洞實驗過程中得到了中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所劉賢萬研究員、王國昌工程師、楊太運研究員、李芳副研究員的熱情幫助，在高速攝影實驗中得到了中國科學(xué)院西安光機所王建華高工、李國佑高工、陳良益研究員和中國科技大學(xué)周紹祥教授的技術(shù)幫助，在研究過程中還得到了北京大學(xué)馬藹乃教授和徐海鵬教授的熱情鼓勵和支持，吳世亮和羅昊同學(xué)分別參加了風洞實驗和理論分析部分的工作，在此一并感謝。 由于水平有限，書中欠妥之處在所難免。作者愿在前輩和同行的批評和討論中不斷取得學(xué)術(shù)進步。

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