[目的]刺槐是我国造林常用树种,在黄河入海口地带广泛种植,但该地区易遭受大风侵袭,刺槐由于根系浅容易发生风倒,因此通过合理的林带布置降低林内最大风速,避免林木倒伏,提升刺槐林的防风效应刻不容缓.[方法]该研究以沿海刺槐防护林为研究对象,基于双向流固耦合技术利用Ansys Workbench平台建立风场与刺槐的计算模型,探讨不同林带结构刺槐林的防风效应.[结果](1)建立刺槐流固耦合仿真模型,经现场实测数据验证,模型水平归一化风速误差为13％,垂直归一化风速误差为6％,枝干风振位移相对稳定时误差为7 mm,模型具有较高的仿真精度.(2)模拟试验表明首行刺槐对风速减弱的效果明显,在固定行间距5m的工况下每增加1行刺槐,风速对比前1行刺槐依次降低0.12v0、0.07v0、0.03v0和0.01v0(v0为林前初始风速).(3)相邻的两行刺槐随着行间距的增加,整体防风效果逐渐降低,风经过行间距分别为0.4H、0.5H、0.7H、1.0H和1.5H两行刺槐(H为刺槐树高),第2行风速分别比第1行减小0.15v0、0.12v0、0.07v0、0.04v0和0.01v0.(4)交错排列的刺槐林防风效果优于方形排列,并且交错排列刺槐分枝的风振振幅更小.[结论]不同的林带结构对刺槐林的防风效应会产生较大的影响,通过数值模拟技术对不同林带结构的防风效应进行评估是一种有效的研究手段,研究结果能够为该地区后续合理造林提供科学支持.
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