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不同壁面条件下气固两相流中颗粒近壁运动研究

风沙运动；壁面-颗粒相互作用；可蚀壁面

风沙运动是一种贴近地面的气流对沙粒搬运的现象，沙粒惯性大且相对于空气具有高密度的特征，其在重力和流体拖曳力的作用下，运动过程中不断与壁面发生冲击、反弹、飞溅等方式的颗粒-壁面相互作用。已有研究表明颗粒-壁面相互作用对湍流的影响是十分重要的，然而颗粒-壁面相互作用对颗粒近壁运动本身的影响尚未被揭示。本文利用风洞实验开展了不同壁面条件下的气固两相流实验，通过粒子图像测速技术（PIV）对颗粒的近壁运动进行了测量，分析了不可蚀、局部可蚀、完全可蚀壁面情况下的颗粒近壁运动统计特征。结果表明：近壁条件不同不会影响颗粒水平速度分布。三种工况下，1mm-2mm处颗粒水平速度分布均符合高斯分布，但颗粒平均速度受壁面可蚀条件影响显著。同时，受溅起颗粒运动的影响，完全可蚀壁面的颗粒起跳和冲击角度显著高于局部可蚀和不可蚀壁面，约为后两者的3到5倍。