关于积雪问题的讨论

[maoyanjun_dut]

美图镇楼


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。
  
  
  
  

[李东岳]

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

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

好像沙丘也有这种现象

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）：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！！

[maoyanjun_dut]

@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。

[random_ran]

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。

[maoyanjun_dut]

@random_ran 在 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。

[李东岳]

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

[浪迹天大]

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

[maoyanjun_dut]

@浪迹天大 应该是类似现象。感觉挺有意思的。我学习一下

[maoyanjun_dut]

@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

[嵇何劫康]

@东岳 典型的层移输沙问题

[迅哥的三哼经]

树的那个一看就想到马蹄涡，还有图四那个，好像也是涡形成的，类似于飞机机翼两端的翼尖涡。突然感觉自己cfd不行，流体力学还挺扎实

[李东岳]

最近发现一篇文章，模拟屋顶上的积雪的。看下面这个图。他们用拉格朗日粒子算，雪的反弹用一个特殊的模型叫COMSALT，堆积通过网格变形来实现。

之前没关注类似的算法，他们这个还挺有意思。

A prediction model for roof snow distribution during long-period snowfall using Euler-Lagrangian method

[Noah]

https://pubs.cstam.org.cn/data/article/mie/preview/pdf/lxysj2011-045.pdf
感觉就是附近涡造成的。我在哈尔滨上学的时候也见过树周围的这种现象，确实都是出现在风比较大的地方。