关于积雪问题的讨论



  • 美图镇楼
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    上面两个是我家,趴在零下20度的地上拍的:sunglasses: 。上面两个太复杂了,就不讨论了吧。
    今天大连下雪了,早晨去教研室,随手拍了几张图。对于积雪问题早就好奇。学习了流体力学,隐约感觉这个问题可以用流体力学来解释。问题如下,希望有研究积雪,粉尘,泥沙的还有各位感兴趣的一起来讨论讨论。

    • 下图图1和图2应该是相同的原理,为什么圆柱周围的积雪会有圆形无积雪区域?是不是可以看到风的主流向和流动停滞点?貌似河流泥沙也有这种形态。
    • 图3中积雪成波浪状,观察发现感觉应该是花坛竖条纹引起的,如何解释?
    • 图4 积雪呈现翻卷,是因为平行于壁面流动加速,还是直角处引起漩涡,使积雪呈翻卷状。或者是垂直于壁面的风沿壁面向上流动引起?
    • 最后,顶图的那个波浪状积雪是如何形成的,地面并没有起伏,但是积雪表面是美丽的波纹状的。
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  • 网格教授 OpenFOAM教授 管理员

    或许你可以看看这个文章,2017年的,用OpenFOAM算的。我看好你,小伙子 :cheeky:

    Two-way coupled Eulerian-Eulerian simulations of drifting snow with viscous treatment of the snow phase

    0_1516600969366_捕获.PNG

    好像沙丘也有这种现象

    0_1516601107096_images.jpg

    并且,比较浅的水下也是这样的,下图是我去西班牙一个小岛当时拍的(好像看不出来,水面反光):

    0_1516601411544_DSC_3197.JPG

    不清楚为什么。但是我觉得要是CFD模拟,应该需要捕获这种波纹状的东西。我觉得你可以算算,这种文章没准可以发个Nature!!



  • @李东岳 在 关于积雪问题的讨论 中说:

    Two-way coupled Eulerian-Eulerian simulations of drifting snow with viscous treatment of the snow phase

    谢谢东岳老师提供的参考,我去关注关注。过段时间搞定了硕士论文也许可以试试呢。感觉自然真的很神奇,鬼斧神工,而我们要尽力探索。


  • OpenFOAM副教授

    抓拍的太赞!

    我感觉雪就是是天然的PIV。暴风雪肆掠的过程,简直就是对NS方程的现场直播。

    图1和图2还真没注意过,这是个别现象还是所有的树都会出现?是降雪过程中就形成还是融雪过程中形成? 我发现图1稍远离树根部分是水泥,有没有可能是离树根部分更近的部分对雪的吸收能力更强?都是猜测。等下次降雪的时候,我也会注意的。

    图3感觉像是风的主要速度从右侧往左,或从左往右。 遇到中间的小沟槽,会在沟槽间形成一个小的漩涡。小的漩涡形成一个低压力点,那些低压力点对雪的吸引造成了类似于波浪的分布。

    图4波浪一样的积雪形态和图3很类似。像是风的主要方向是迎着建筑而吹。这样在接近地面的地方就形成局部的漩涡,如果能作出这张图的 速度-时间 均值,然后再做面流场线,我猜波浪的尖点一定在漩涡的中心附近。



  • @random_ran关于积雪问题的讨论 中说:

    图1和图2还真没注意过,这是个别现象还是所有的树都会出现?是降雪过程中就形成还是融雪过程中形成? 我发现图1稍远离树根部分是水泥,有没有可能是离树根部分更近的部分对雪的吸收能力更强?都是猜测。等下次降雪的时候,我也会注意的。

    这个是降雪过程中出现的,可能是树干的遮蔽作用,但是我觉得更多的是风导致的,河流泥沙中的桥墩或者立柱貌似也有过此类现象。类似圆柱绕流,但是我用圆柱绕流貌似解释不了这个现象。并不是所有的树都出现,可能和地形和风向有关。但是昨天的这场雪,大部分树的周围都出现了这种情况。

    图3感觉像是风的主要速度从右侧往左,或从左往右。 遇到中间的小沟槽,会在沟槽间形成一个小的漩涡。小的漩涡形成一个低压力点,那些低压力点对雪的吸引造成了类似于波浪的分布。

    这个我的想法,风也是垂直于花坛的,在凹槽处加速,使其携带能力加强。

    图4波浪一样的积雪形态和图3很类似。像是风的主要方向是迎着建筑而吹。这样在接近地面的地方就形成局部的漩涡,如果能作出这张图的 速度-时间 均值,然后再做面流场线,我猜波浪的尖点一定在漩涡的中心附近。

    这个非常赞同你的解释。
    最后还有东岳老师给出的那个,和我的第一张图里一样,也可以讨论一下,这个现象貌似自然界的确实在存在很多,似乎波浪状是一种稳定形式。


  • 网格教授 OpenFOAM教授 管理员

    看这个图,视频来源于 https://vimeo.com/175701435

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  • 0_1526692184103_捕获.JPG
    不知道你们说的是不是“马蹄涡”,姜楠(天津大学)老师上课时提到过的,感觉和你们讨论的这个现象类似。文章链接



  • @浪迹天大 应该是类似现象。感觉挺有意思的。我学习一下



  • @东岳 前段时间在您的推文中看到了这个图,当时立刻下载了下来。打算仔细看看