题目：不同粗糙表面风沙边界层流动结构的实验研究

针对风沙两相流风洞实验研究尚未涉及到改变自由来流条件的现状，本实验提出了研究不同粗糙表面风沙边界层结构的内容，并确定以PIV 系统和热线风速仪为主要数据采集手段。其中利用PIV+PTV 综合测量同时捕获气流场和沙粒场的运动参数并对比分析的方法，目前在文献中尚不多见。利用PIV+PTV 综合测量方法，本文通过一系列实验得到了有意义的结果，为PIV+PTV 在风沙两相流研究中的应用提供了参考。实验中研究了五类粗糙表面下风沙边界层的气流场和沙粒场的流动参数，通过对比风沙边界层的流动参数来研究不同粗糙表面的影响。实验结果表明：尖劈和粗糙元的主要作用在于影响气流场的特性，其中尖劈的主要作用在于维持各种风速下边界层厚度，粗糙元则更多的影响边界层底部的流动，包括增大速度脉动强度、降低气流速度随高度的变化率等。在流动特性上，气流速度与沙粒速度均随着高度的增加而增大，但增幅不同。气固速度差的研究表明，气流与沙粒的速度差随着高度的增加而增大。并且受粗糙元影响而具有较大脉动强度的流动对应的气固速度差值整体上大于其他类型的流动。