阵风相干结构及起沙机制的数值模拟

关于阵风结构很少有深入研究，尤其是气流水平速度和垂直速度的三维相干特征，未见过研究报导。而阵风是很常见的，和许多重要天气有关，如阵风的相干结构对起沙扬尘起重要作用。最近的研究发现冷锋过后的强风期间，阵风有较普通的规律性，周期以3-6min为主，叠加在慢周期但不很稳定的平均流上。前者有鲜明的三维相干结构，且风的阵性是动量下传和起沙扬尘的有效机理。但该理论是在初步实验观测基础上得出的，还需进一步的实验观测结果的支持和数值模拟结果的验证。本申请项目将采用格子玻尔兹曼方法模拟上述观测结果，因为格子玻尔兹曼方法是在微观水平描述运动，特别适合进行直接数值模拟(DNS)，因而可用来研究阵风这一复杂结构；同时，该方法通过数值求解玻尔兹曼输运方程（即分子运动方程），模拟分子运动对粒子的作用，来模拟起沙的过程。因此，我们将采用该方法对阵风结构及其起沙过程进行全面的数值模拟，验证其合理性和进行深入研究。