空气搬运能力低于流水的原因

如题所述

根本的原因在于空气密度大大低于流水。一颗石英相当于同体积水质量的2.65倍,但却相当于同体积空气质量的2000倍,要移动同一石英颗粒,风速要比水速大得多才行(约大28.3倍)。当同一碎屑颗粒在两种介质中进行搬运时,启动碎屑颗粒所需推移力是相等的,据推移力公式可得:

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上式左方代表空气的推移力,右方为水的推移力。CDa和CDw是大致相同的,因为CD是边界雷诺数的函数,称牵引系统,它取决于雷诺数和颗粒形状,当边界雷诺数的变化范围在10-2到10-5时,CD的变化亦很小,故上式可写成:

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可见当风速为水速的28.3倍时,才能得到相同的推移力,即在同一速度下风所能移动的颗粒比水所能移动的颗粒小得多(主要是砂级颗粒),只有狂风时才能移动砾石,所以风力所能搬运的最大颗粒的粒径比水要小得多。据巴格诺尔德(Bagnold,1941)的研究,沙漠砂的粒径一般在0.15~0.3 mm之间,没有小于0.08 mm的颗粒(因为它们都作为尘埃被带走)。由于风速受地形和地物影响大而有突然的变化,加之其密度小,因此风能搬运的粒度范围较小,风速一旦减小,则相应地有粒径比较一致的碎屑颗粒沉积下来,所以风成沉积物的分选性一般比流水为好。

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