横孔与竖孔HDPE板栅栏防风效益对比的风洞模拟

摘要

[目的]开展孔径大小相同而开孔方向不同的高密度聚乙烯（HDPE）板栅栏风洞模拟试验，为HDPE板阻沙栅栏的应用和发挥更佳效应提供理论依据。[方法]通过对不同开孔方向的横孔与竖孔HDPE板栅栏进行风洞模拟试验，比较其风速廓线、空气动力学参数、流场和防风效能差异，分析横孔结构与竖孔结构对HDPE板栅栏的防风效益影响。[结果]在HDPE板栅栏-1 H(H表示栅栏高度，1 H=23 cm)前和9 H后，风速随高度增加呈对数分布规律（p<0.05）。竖孔栅栏与横孔栅栏相比，风速廓线更稳定，空气动力学粗糙度和摩阻风速更高。HDPE板横孔栅栏在底部出现加速区（-1 H到2 H），减速区随风速增大分裂成两部分（1—5 H和8—15 H）；而竖孔栅栏通过地表风速梯度衰减实现沙粒定向输移，减速区随风速增加变化较小。在HDPE板栅栏-7 H到-1 H处，栅栏的防风效能有小幅度提升（5.1%～8.4%）；在-1 H到1 H处，防风效能大幅度下降（19.6%～28.0%）；在1 H后，防风效能逐渐提升直至稳定（43.3%～55.6%）。较高风速时，竖孔栅栏防风效能高于横孔栅栏50.4%(p<0.05)。随着风速变大，横孔栅栏防风效能显著下降（p<0.05），而竖孔栅栏防风效能几乎不变（p>0.05）。[结论] HDPE板竖孔栅栏对风速降低的综合效果更强，更稳定，更持久，在防沙治沙领域有广泛的推广与应用价值。

关键词

HDPE板栅栏 / 横孔 / 竖孔 / 防风效能