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近地表跃移风沙流和风沙电场的大涡模拟研究

近地表跃移风沙流；风沙电场；大涡模拟；相干结构

大气边界层沙尘暴/风沙流事件期间，沙尘粒子通过碰撞产生摩擦带电。因此，沙尘暴经常伴随着5-150 kV/m量级的强电场。由于所涉及的多相湍流的高度复杂性，沙尘暴电场的现象、物理机制和特征仍不清楚。虽然已经观测到三维随机电场，但现有的数值研究主要局限于一维情况，重点讨论平均垂向电场分布规律。本文采用湍流大涡模拟（LES）研究大气近表层中近地表跃移沙粒产生的风沙电场。我们使用快速傅立叶变换求解控制静电势的泊松方程获得空间电场分布，并使用粒子-粒子/粒子-网格（P3M）方法计算沙粒上的静电力。风沙两相流的欧拉-拉格朗日模拟结合静电场和电场力计算方法的模拟表明，电场在相当大的长度尺度上变化，具有相干特性，并对沙粒浓度场产生定量影响。