中文摘要：

本研究利用基于现代激光技术和数字图像处理技术的非接触全场定量测量技术-激光粒子图像测速系统（PIV），在不干扰流场的情况下刻画灌丛及栅栏周围整个流动截面内气流运动的瞬时行为。通过对灌丛和栅栏瞬时速度场的统计分析，应用控制体上的积分型动量和动量矩方程，计算了灌丛和栅栏对风场的阻力和阻力矩。进一步应用量纲分析原理，得到了阻力系数。在计算结果中，发现了临界密度（0.08）与灌丛对流场竖向阻力的方向转变之间的对应关系，即灌丛密度从小于临界值增大到大于临界值时，灌丛对流场的竖向阻力方向将从向上转变为向下。临界疏透度与栅栏对流场竖向阻力的方向转变之间也有一定的对应关系，栅栏疏透度从从小于临界值增大到大于临界值时，栅栏对流场的竖向阻力方向将从向下转变为向上。还发现了灌丛阻力系数对临界密度的敏感性，灌丛密度小于临界值时，阻力系数随密度增大而增大的速度很显著，而灌丛密度大于临界值时，阻力系数随密度增大而增大的速度变得不明显，很缓慢；选择了位于宁夏中卫市西北角的中国科学院野外风沙观测场风沙工程实验区，采集不同密度灌丛区沙样，通过室内分析及风洞实验，研究了灌丛迎风和背风方向沙粒粒度结构及起动风速特征。