风扬粉尘：近地层湍流与气固两相流 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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顾兆林 著

图书标签:

• 湍流
• 气固两相流
• 近地层大气
• 粉尘传输
• 大气边界层
• 气象学
• 环境科学
• 数值模拟
• 颗粒物
• 风沙动力学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030281258

版次：1

商品编码：10003486

包装：精装

开本：16开

出版时间：2010-07-01

页数：331

正文语种：中文

内容简介

　　《风扬粉尘：近地层湍流与气固两相流》结合西北干旱、半干旱地区的地表特征，将粉尘活动过程作为近地层湍流及气固两相流行为来研究，介绍了植被层湍流的大涡模拟方法及数值模拟，以揭示大气湍流对植被层的热/动力响应机制，阐述了气固两相流数学模型及尘卷风的扬沙过程模拟，提出了风沙运动的颗粒动力学离子温差转移机制及相应的风－沙－电的耦合力学模型，为理解大气边界层内的粉尘活动过程研究提供了新的角度。相比于气象学研究方法，《风扬粉尘：近地层湍流与气固两相流》在微小尺度上，介绍了近地层植被层空气流场、沙粒与流场的相互作用以及沙粒静电起电机制等方面的数学建模及模拟，研究了风扬粉尘气固两相流的数学模型及多相流体力学理论。
　　《风扬粉尘：近地层湍流与气固两相流》可供从事干旱、半干旱地区的风沙研究，城市大气环境研究的风沙物理学、地理科学、大气科学等方面的科技工作者，以及高等院校有关专业师生参考，也可供从事计算流体力学和多相流研究的科技工作者参考。

内页插图

目录

序
前言
第1章 绪论
1.1 风扬粉尘的形式及分类
1.1.1 沙尘天气
1.1.2 尘卷风
1.2 粉尘活动的沙粒荷电及静电场
1.3 风扬粉尘研究概述
1.3.1 沙尘天气中尺度模拟
1.3.2 风沙物理学
1.3.3 尘卷风的观测与数值模拟
1.4 风沙运动研究亟待解决的相关问题
1.4.1 粉尘活动过程的气固两相流
1.4.2 近地层大气湍流的模拟
1.4.3 沙尘天气数值预报的沙尘通量参数化
1.4.4 沙尘天气及粉尘活动过程研究的一些科学问题
1.5 本书的结构与指导思想
参考文献

第2章 风沙运动物理机制与风沙流
2.1 风沙地貌及植被层粗糙度
2.2 风沙运动的天气及热力条件
2.2.1 黑风暴和尘卷风的一种动力触发机制
2.2.2 大范围扬尘／扬沙的大气动力机制
2.3 粉尘的启动、搬运与沉积
2.3.1 沙粒的悬移运动
2.3.2 沙粒的起动
2.3.3 沙粒的跃移及风沙流
2.3.4 风沙流的静电场
2.3.5 粉尘沉积
2.4 结语
参考文献

第3章 风沙运动气固两相流基础
3.1 沙粒及沙粒群的几何性质
3.1.1 单颗粒的基本几何特征
3.1.2 颗粒群的粒度分布与平均当量直径
3.2 气固两相流的数学模型
3.2.1 两相流基本数理模型
3.2.2 双流体模型通用控制方程组
3.2.3 气固两相层流运动控制方程组
3.2.4 气固两相湍流运动控制方程组
3.3 风沙运动的气固两相分层流动模型
3.4 结语
参考文献

第4章 大涡模拟数学模型及方程组
4.1 大涡模拟方法在大气边界层的应用
4.2 Navier-Stokes(N－S)方程组
4.3 大涡模拟的数学模型
4.3.1 大涡模拟的湍流理论基础
4.3.2 大涡模拟的基本方法
4.3.3 大涡模拟控制方程组及封闭
4.3.4 常见亚格子模式
4.3.5 大涡模拟的极限性质
4.3.6 常见亚格子模式的比较
4.4 亚格子脉动有效特征尺度及其改进亚格子模式
4.4.1 亚格子脉动特征尺度
4.4.2 亚格子脉动有效特征尺度
4.4.3 改进Sagaut混合尺度模式
4.4.4 算例
4.5 分区并行计算
4.5.1 并行平台
4.5.2 分区并行算法的实现和内边界处理
4.6 结语
参考文献

第5章 近地层大气湍流的大涡模拟
5.1 近地层大气湍流研究概述
5.2 近地层中性层结的数值模拟
5.2.1 中性近地层湍流的经典理论
5.2.2 中性近地层湍流的大涡模拟
5.3 植被层参数化模式
5.3.1 Belcher下垫面粗糙单元阻力源项模式
5.3.2 Shaw植被层源项模式
5.3.3 Massman植被层模式
5.3.4 Ayotte植被层模式
5.3.5 几种植被层模式的比较
5.4 均匀植被层湍流的模拟
5.4.1 植被湍流模拟数学模型
5.4.2 平均风速廓线
5.4.3 亚格子脉动的特征尺度修正系数
5.4.4 植被层的湍流统计量
5.4.5 均匀植被层的零位移厚度
5.5 条带状均匀植被层湍流的模拟
5.5.1 条带状均匀植被层的结构及参数
5.5.2 计算区域、初始条件和边界条件
5.5.3 平均流向风速
5.5.4 风速等值线
5.5.5 条带状均匀植被层的湍流统计量
5.5.6 零位移厚度
5.6 结语
参考文献

第6章 尘卷风的物理机制及流场模拟
6.1 尘卷风形成的物理机制
6.2 尘卷风演化的数学模型及模拟
6.2.1 引言
6.2.2 CBL尺度的大涡模拟
6.2.3 尘卷风尺度的大涡模拟
6.3 尘卷风尺度的准静态模型及模拟
6.3.1 尘卷风模拟的准静态模型
6.3.2 不同地面处理方法的尘卷风流场
6.3.3 不同环境参数下的尘卷风流场
6.4 结语
参考文献

第7章 尘卷风扬尘颗粒轨道模型及模拟
7.1 颗粒相稀相的单颗粒轨道模型
7.2 颗粒碰撞与离散单元法(DEM)
7.2.1 颗粒间接触力模型
7.2.2 DEM运动方程及算法
7.2.3 搜索算法及其改进
7.3 CFD－DEM控制方程及求解
7.4 粗糙颗粒及离散单元模型的修正
7.5 颗粒传热离散单元法(TDEM)
7.6 尘卷风扬尘的模拟
7.7 结语
参考文献

第8章 风沙运动静电场起电机制及模拟
8.1 颗粒动力学静电起电机制
8.2 沙粒带电的动力学模型
8.3 分散性沙粒系统的带电过程模拟
8.3.1 数值模拟
8.3.2 相对湿度与静电场变化
8.4 风沙运动静电场模拟
8.5 结语
参考文献

第9章 沙尘天气的中尺度模拟基础
9.1 沙尘天气中尺度模拟概述
9.2 中尺度模拟的起沙模式与参数化
9.3 沙尘天气中尺度模拟的问题与改进
9.3.1 沙尘天气中尺度模式
9.3.2 沙尘天气的扬尘机制
9.4 沙尘天气中尺度模拟展望
参考文献

精彩书摘

　　1.4.2 近地层大气湍流的模拟
　　深刻理解各种尺度的大气环境问题，如沙尘暴的扬沙过程、尘卷风及其对大气悬浮物的贡献、污染物的扩散、城市边界层与热岛效应、城市小区环境综合评估、绿洲冷岛效应、非均匀植被层下的近地层大气湍流等，需要对复杂下垫面近地层（near-surface layer，NSL）大气湍流流动特性作更深入的理解。利用各种中尺度模式，以及许多从中尺度模式延伸而来的小尺度模式，无法直接模拟植被层高度内的风速分布，降低了预测判断沙尘暴以及污染物扩散的能力。
　　大气的热量和水分主要来源于下垫面，动量主要来源于上层气流的运动，动量输送到低层以补偿摩擦消耗的动能，整体大致呈剪切流动。下垫面的变化传递到大气边界层（air boundary layer，ABL）顶的过程受旋涡的空间和时间尺度的影响。边界层内的平均垂直气流很小，一般是由大尺度天气过程的流场辐合、辐散引起，受下垫面影响也可产生较强的垂直气流。影响垂直运动的特征称为大气的静力稳定度，或层结稳定度。按大气层结稳定度的不同可将大气边界层粗略划分为对流、中性和稳定层结。近地层的基本特征取决于地面和大气之间的动力和热力相互作用。近地层的大气有明显的湍流特征，湍流黏性远远大于分子黏性。由于地面阻碍空气的垂直交换，大尺度湍流各向异性，气象要素的垂直梯度越靠近地面越大。
　　植被层是陆地下垫面具有普遍性、特殊性、多样性的重要影响因素。对于中国西北干旱、半干旱地区，植被覆盖稀疏，是一种所谓的非均匀下垫面状态。非均匀下垫面状态是近地层大气湍流的一个重要影响因素。植被层本身由于植物种类、生长状态和分布不均而存在巨大差异，许多方面未被充分认识。研究表明，均匀／非均匀植被层的存在改变了近地层大气平均风速的垂直分布，即使植被层的地表覆盖率低至3％，也能使植被层高度以下的平均风速垂直分布明显偏离对数分布。

前言/序言

　　源于西北干旱、半干旱地区的粉尘活动（风扬粉尘）是西北地区土壤风蚀的结果，扬尘、扬沙和尘卷风，乃至尘暴、强沙尘暴事件不时发生，对其他地区的环境质量有重要影响。认识粉尘活动的形成过程和机制是西部环境系统的演化及未来趋势研究的关键科学问题之一。
　　能够启动和搬运地表粉尘的风系统发生在不同的气象条件下，并且具有各种尺度。每年的春季或秋季，锋面低压过境可能是大范围扬沙的主要原因，粉尘经常被冷锋前或后的大风扬起，而且高空急流在粉尘搬运中起着重要的作用。通常尘暴天气是一个中尺度天气过程。在非尘暴事件多发期（如夏季、秋季），大气边界层内粉尘活动也很频繁，通常以尘卷风的形式出现；尘卷风可以在微风，甚至无风条件下生成，是微小尺度天气过程。因此，风扬粉尘是一个复杂的粉尘活动现象，而且尘卷风、沙尘暴等大气边界层内的粉尘活动（又称风沙运动）是一个非线性、多场耦合的气固两相流体力学问题，沙粒作为分散相具有非均匀的直径分布；地表粉尘从地面到空中经历了稀相和浓相复杂流动。特别是粉尘颗粒间的不对称摩擦起电产生静电场，反过来对颗粒运动又产生影响。
　　粉尘活动研究的核心问题是要理解沙尘天气、尘卷风等形成的物理机制，并定量描述风沙的分布、强度、输送与沉降。风沙物理学是研究各种风沙现象的规律和形成的物理机制及其利用与控制原理的科学，是介于沙漠科学、物理学之间的交叉科学。国际上，一般将拜格诺（Bagnold R A）于1941年出版的The Physics of Blown Sand and Desert Dunes（《风沙和荒漠沙丘物理学》，钱宁、林秉南译，科学出版社，1959）作为风沙物理学诞生的标志。拜格诺将风沙运动按沙粒离开地面的程度进行了分类：在地表滚动的沙粒蠕移运动；在近地风沙流层内沙粒离开地面的跃移运动；离开地面升空形成尘埃或悬浮于空中的悬移运动。
　　自20世纪50年代开始，我国开展了沙漠科学考察与治沙试验中的风沙地貌研究。90年代以来，我国的科学家以“沙漠化”为对象开展多学科综合研究与防治实践，围绕风沙活动及其危害问题，开展风沙运动规律、沙漠环境及其演变、沙漠化（含沙尘暴）过程及防治研究，为沙漠与沙漠化地区生态环境和重大工程建设提供理论依据和技术支撑，代表性著作有《实验风沙物理与风沙工程学》（刘贤万，科学出版社，1995）、《治沙工程学》（朱震达、赵兴梁、凌裕泉等，中国环境科学出版社，1998）和《风沙地貌与治沙工程学》（吴正等，科学出版社，2003）等。

好的，以下是一本不同内容的图书简介，聚焦于一个完全不同的领域，旨在提供详尽且专业的描述： --- 图书名称： 《古代文明的密码：探寻失落的文字与符号系统》 作者： [此处填写虚构的专家姓名，例如：伊莱亚斯·范德比尔特] 出版社： [此处填写虚构的出版社名称，例如：寰宇学术出版社] 内容简介 在人类历史的长河中，无数辉煌的文明如流星般划过天际，留下了令人惊叹的物质遗存。然而，要真正理解这些先驱者的思想、信仰与社会结构，我们必须破译他们留下的书写系统——那些沉默的符号，是通往过去世界的唯一钥匙。《古代文明的密码：探寻失落的文字与符号系统》是一部深入剖析史前及古代社会文字起源、演变与消亡的权威性著作。本书不仅是一本文献学的综述，更是一次跨学科的智力探险，带领读者穿越美索不达米亚的泥板档案、埃及的象形石碑、玛雅的丛林神庙，直至那些至今仍笼罩在谜团中的符号群落。 本书的结构严谨，内容涵盖了从史前岩画向成熟文字过渡的关键阶段，以及不同文明独立发展出书写系统的复杂路径。作者首先构建了一个基础的符号学框架，探讨了“记事性符号”与“表音性文字”之间的理论鸿沟，并详细分析了早期楔形文字（Cuneiform）如何从单纯的经济记录演变为记录文学、法律和宗教文本的复杂工具。我们追踪了苏美尔人的行政管理实践，探讨了这些实践如何催生了世界上最早的系统性记录方式，以及它在阿卡德帝国扩张中所扮演的关键角色。 随后，全书的视角转向尼罗河畔。在对古埃及象形文字（Hieroglyphs）的探讨中，本书超越了流行的文化解读，深入挖掘了圣书体的结构、书写媒介的演变（从莎草纸到石棺的铭文），以及祭司阶层对文字知识的垄断如何影响了法老的统治合法性。特别值得一提的是，书中对“林业文字”（Hieratic）和“世俗体”（Demotic）的详细比较分析，揭示了书写效率与社会需求之间微妙的平衡关系。 本书的核心章节之一，致力于那些尚未被完全破译的系统。作者以批判性的眼光审视了印度河流域文明（Indus Valley Civilization）的印章文字（Indus Script）。不同于多数试图强行解读的尝试，本书着重分析了该文字在考古语境中的分布特征、符号的重复率和组合模式，提出了其可能是一种非语言性的、侧重于所有权或身份识别的符号系统而非完整的表音文字的假设。 在美洲大陆，我们面对的是另一种截然不同的书写哲学。本书详细考察了中美洲的复杂符号系统，特别是玛雅的“音节文字”（Logo-syllabic System）。通过对伯纳德·考特斯（Bernard Coe）和尤里·克诺罗佐夫（Yuri Knorozov）开创性工作的继承与发展，书中系统阐述了如何利用现存的抄本（如《德累斯顿抄本》）和碑文，重建其历法、创世神话以及王朝世系。对奥尔梅克（Olmec）及萨波特克（Zapotec）早期符号的分析，则将视野扩展到玛雅文字出现之前的区域性文化交流与信息传递方式。 此外，本书并未忽视那些“边缘”或“失落的”书写尝试。从克里特岛的“线形文字A”（Linear A）——一个至今仍晦涩难懂的谜团，到被认为是某种早期文字雏形的爱琴海地区的其他符号，作者细致地梳理了这些未解之谜的证据链，探讨了它们与后世文字体系可能存在的联系或纯粹的独立性。 《古代文明的密码》的特色在于其方法论的严谨性。它强调文字的物质性——纸张、泥板、石头对书写实践的影响，以及宗教、政治权力和经济交易对符号系统选择的决定性作用。本书不仅是历史学家、考古学家和语言学家的重要参考，对于任何对人类认知发展、信息编码和文明持久性感兴趣的普通读者而言，它都是一本极具启发性与可读性的指南，揭示了我们祖先如何第一次将思想固化于物质载体之上，从而得以超越时间和空间的限制。 关键主题包括： 楔形文字的演进：从记账到史诗的飞跃。 埃及象形文字的仪式性与行政效率的冲突。 印章文字的符号学困境与功能性推测。 中美洲音节文字的数学与天文基础。 未破译文字的解码策略与局限性分析。 文字在早期国家形成中的社会心理学功能。 ---

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它极大地扩展了我对“风”的认知边界。我一直以为风就是空气的流动，简单直接，但这本书让我明白，近地层的风远比我想象的要复杂和精妙。湍流，这个词在科学领域经常听到，但具体是什么样子，它的能量是如何传递和耗散的，书中用大量细致的描述和案例，让我仿佛置身于其中，感受那无序却又遵循某种规律的紊乱。更让我惊叹的是气固两相流的研究。我从未想过，那些微小的尘埃颗粒，在空气的裹挟下，竟然会形成如此复杂的运动模式。书中的分析，从颗粒的尺寸、形状，到空气的密度、粘度，再到重力和各种阻力，每一个细节都考虑得如此周全。我能想象到，在研究沙尘暴、雾霾形成，甚至工业生产中的粉尘控制时，这些理论知识是多么重要。这本书的逻辑性很强，从宏观的近地层湍流特性，逐渐深入到微观的气固两相流体动力学，层层递进，让我能够一步步地掌握知识。虽然有些部分的数学推导和公式让我有些吃力，但作者的讲解还是很清晰的，努力让我这个非专业读者也能理解其精髓。

评分☆☆☆☆☆

《风扬粉尘》这本书，从一个读者的角度来看，它提供了一个非常全面且深入的视角来理解近地层大气的复杂性。书中对于“湍流”的阐述，不仅仅是停留在概念的介绍，更是对其生成机理、能量传递方式以及在不同尺度下的表现形式进行了细致的分析。我能够感受到作者在文字中倾注的严谨和耐心，仿佛在引导我一步步揭开大气的神秘面纱。而“气固两相流”的章节，更是让我大开眼界。我之前对粉尘的认识，大多停留在“脏”的层面，但这本书让我看到了粉尘在空气中运动的规律性，以及它如何与空气产生复杂的相互作用。书中提到的颗粒碰撞、沉降、悬浮等过程，都经过了精密的物理学解释。我脑海中浮现出很多实际场景，比如建筑工地的扬尘，汽车尾气中的颗粒物，甚至是一些生态环境的变化，都与气固两相流有着密切的关系。这本书让我开始思考，那些看似平凡的现象背后，隐藏着多么深刻的科学原理，以及这些科学原理对于我们认识和改造世界的重要性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计确实很吸引人，深邃的蓝色背景，上面仿佛有微弱的光晕在闪烁，让人联想到遥远的星辰大海，也可能暗示着某种深邃的科学探索。标题“风扬粉尘”就充满了画面感，一股力量正在掀起细小的颗粒，这让我立刻联想到在大自然中，风吹过荒漠，扬起滚滚沙尘的情景，那种壮阔而又充满力量的景象。而“近地层湍流与气固两相流”则为这种画面注入了科学的理性，它告诉我们，这不仅仅是简单的自然现象，背后隐藏着复杂的物理规律。我平时对科学类的书籍比较感兴趣，尤其是一些能将抽象概念具象化的作品，这本书的标题和封面设计恰恰做到了这一点。虽然我可能不是这个领域的专业人士，但我想通过阅读这本书，能够对我们赖以生存的大气层，以及其中发生的那些看似微不足道却影响巨大的现象，有更深入的理解。比如，风是如何形成的？湍流究竟是一种怎样的运动状态？粉尘在空气中的运动轨迹又会受到哪些因素的影响？这些问题都让我充满了好奇。这本书似乎提供了一个窗口，让我能够窥探那些肉眼难以捕捉的微观世界，感受科学的魅力，或许还能在其中发现一些日常生活中被忽略的有趣之处。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常吸引我，虽然主题是严谨的科学研究，但作者并没有让文字变得枯燥乏味。相反，我常常能在字里行间感受到一种对科学的热情和对自然现象的敬畏。尤其是在描述近地层湍流时，作者用了一些非常生动的比喻，将那些抽象的概念具象化，比如将湍流形容为“无休止的舞蹈”，或是将空气的运动比作“看不见的河流”。这些描述让我更容易产生代入感，仿佛自己也置身于那股涌动的气流之中。而对于气固两相流的探讨，书中更是详尽地分析了不同尺寸、不同密度颗粒在不同风力条件下的运动轨迹，并且深入分析了这些运动对环境可能产生的影响。我甚至联想到了很多实际生活中的问题，比如为什么在山区更容易出现空气污染？为什么某些地区更容易发生扬尘天气？这本书似乎都能给出一些科学的解释。总而言之，它不仅仅是一本专业书籍，更像是一次引人入胜的科学探索之旅，让我对我们赖以生存的大气层有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

我之所以会选择这本书，很大程度上是被它的“两相流”概念所吸引。之前读过一些关于流体力学的书籍，但大多集中在单相流，也就是液体或者气体单独的流动。而“气固两相流”，听起来就充满了挑战性和趣味性。它意味着要同时考虑气体和固体颗粒在运动中的相互作用，这在现实世界中是普遍存在的现象，比如空气中的污染物颗粒、工业生产中的催化剂颗粒、甚至是在太空中的小行星尘埃。这本书就像一个百科全书，详细地介绍了气固两相流的各个方面，从理论模型到实验方法，再到实际应用。我尤其对书中关于颗粒在湍流中的扩散和输运的章节印象深刻。作者通过生动的比喻和形象的图示，将那些复杂的数学方程转化为了易于理解的物理过程。我曾经有过这样的疑问：为什么有些烟雾能够迅速扩散，而有些粉尘却能长时间悬浮在空中？读完这本书，我找到了答案，也明白了其中涉及到的各种力学原理。它让我意识到，科学研究并不仅仅是枯燥的公式和数据，更是对自然现象的深刻洞察和精准描述。

评分☆☆☆☆☆

包装很正规 发货速度也很快

评分☆☆☆☆☆

封面脏，其他都好，送货很快

评分☆☆☆☆☆

书的内容是风沙物理方面的，纸的质量不太满意

评分☆☆☆☆☆

可以用来做参考

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包装很正规 发货速度也很快

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书的内容是风沙物理方面的，纸的质量不太满意