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结构和动力学

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在中空中碰撞的谷物会产生更强的沙尘暴

12 Aug 2013
Jeepers爬行者,Leapers和Saltons也是:约旦的沙尘暴

据巴西,中国和瑞士的研究人员称,鞭打谷物的挤压颗粒的碰撞增加了沙尘暴的力量。沿着在谷物的移动床上蹦蹦跳跳,中空中颗粒之间的碰撞可以将它们推动到更大的高度–增加整体风暴助流。这些运输过程对沙尘暴和类似的现象至关重要,以重塑各种地质景观。

在沙尘暴中移动颗粒可以分为三类:爬行者,雷岭和盐。爬行者是留在地面水平的砂粒,而越来越少年涌入空气。后者谷物的差异来自他们可以实现的高度。盐获得了足够的高度,以至于它们对着陆时的影响力–所谓的飞溅–将其他屠宰场送入空中。这些运动一起形成盐,主要的风味或基于风的运输过程。

模拟流量

中空碰撞在这种粒子运输中的作用长期以来一直讨论,期望谷物之间的碰撞会导致粒子运动遭受整体减少。然而,通过创建沙尘暴的3D模型–两者都没有碰撞–研究人员发现这不是事实上的情况。

“令人惊讶的是,与这种碰撞关闭的情况相比,我们发现在空中碰撞的情况下,在存在中空碰撞时发现大规模运输的巨大增强,” explains Nuno Ara.újo,Eidgen的研究人员之一öSsische Technische Hochschule Zürich.

反思发现

与以前的理论不同–据称,盐只能在飞溅期间形成– the team’S型号透露,雷岭可以通过一系列中间碰撞成为偏航,逐渐增加他们的高度。粒子越高–以及他们可以留在空中的时间越长–从风中的加速度越大,这增加了盐化形成的可能性。

这不是唯一的违反思考。该团队还观察到风暴助焊剂–基于通过给定区域移动的粒子的数量的强度测量–与相应模拟的弹性碰撞相比,当砂颗粒被建模以失去能量时,实际上增加。这是因为非弹性碰撞以对准相互作用颗粒的出口方向–从而增加了风的方向上的磁通量。

该模拟的结果也有助于明确沙尘暴首先出现。随着风的增长较强,晶粒沿着沙床的表面慢慢拖动。“由于表面型材的不规则,一些颗粒将跳跃,最终产生小的溅,” Araú乔解释了。通过这个过程,并且具有足够高的风速,这种飞溅可以产生足够的渐渐筹集赛最终开始盐化。事实上,当团队建模风暴没有中空碰撞时,所有的空中粒子都被视为越来越落山。

鞭打风暴

通过不足以运行这种详细的碰撞模型来阻碍尘暴内的相互作用的先前研究。 ara.úJo和他的同事通过优化它们的模拟并使用对数速度简化来简化湍流空气运动的计算来旨在规避这个问题。

“[本]研究给了我们一个新鲜的物理学家’对盐酸概念的透视–这是沙子运动的关键机制,” comments 汤姆鳃是,德克萨斯州大学的地质学家没有参与这项研究。 “由于盐化也是沙尘暴的创造的关键,但新的工作也可以改善尘埃气溶胶对全球环境和气候系统影响的建模和参数化。”

“一个有趣的后续就是通过实验地观察中空碰撞的作用,” says Araú乔。虽然不可能“switch off”在现实生活中的碰撞,可以通过实验改变恢复系数–碰撞颗粒的相对速度的比率–在某些限制范围内。该团队提出的其他可能的未来工作包括在颗粒的空气动力学升降中进行研究,湍流风速或颗粒之间的静电相互作用的波动,或评估盐化在不同条件下的作用,如陆地沙漠潜艇或火星环境。

报告了这项研究 物理评论信.

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