近些年来,不断出现的各种自然灾害严重威胁着人类赖以生存的地球环境。沙漠化这一全球问题,正以惊人的速度侵蚀着人类生存环境,已成为人类共同关注的问题之一。沙波纹作为沙漠化形态中最为常见的表现形式之一,早已成为众多科学家研究的焦点,具有极其重要的科学意义。本文打破研究沙波纹的常规模式,利用基于离散元理论的颗粒流程序(PFC2D)对沙波纹进行数值模拟,无需过多假设,直接依据颗粒间的接触关系,建立合理的接触模型,其计算过程完全依据牛顿第二定律和力-位移定律求得稳定态的自然运动过程,不要求位移连续、变形协调,通过可视化直接描述沙波纹的形成、发展过程。利用基于离散元理论的颗粒流程序(PFC2D)分别给出了单一粒径和混合粒径颗粒系统形成沙粒堆积层直至稳定态的全过程,基于此定量研究了两个系统达稳定态的时间,并且总结归纳了单一粒径颗粒堆积层系统稳定后孔隙率随颗粒粒径的变化规律以及混合粒径沙粒堆积层系统稳定后孔隙率随颗粒粒径比的变化规律。本文还具体跟踪颗粒系统中某一颗粒,分析了此颗粒在单一粒径和混合粒径颗粒系统形成、发展过程中的具体运动情况,给出了反应具体运动情况的变化曲线图,并进行了详细分析。为进一步研究沙波纹提供有力依据。
