Simulation of instantaneous drag force of slender flexible plant model in wind tunnel
Li Yanmin,, Kang Liqiang,
State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Hazards Risk Governance （ESPHR） / Engineering Center of Desertification and Blown-Sand Control of Ministry of Education，Faculty of Geographical Science，Beijing Normal University，Beijing 100875，China
To reveal the characteristics of instantaneous drag force caused by deformation of flexible plant， the instantaneous drag force of the slender flexible plant at different wind speeds is measured in a wind tunnel with sampling time interval of 0.01 s. The variation of statistical parameters of instantaneous drag force and drag coefficient with incoming wind speed are analyzed. The results show that both the instantaneous drag force and drag coefficient of the slender flexible plant fluctuate obviously with time. Mean drag force and RMS fluctuation drag force of plant increase with the incoming wind speed， while due to the flexibility， mean drag coefficient and RMS fluctuation drag coefficient of plant decrease with the incoming wind speed. The fluctuation intensities of drag force and drag coefficient of plant generally do not change with the incoming wind speed. A positive correlation is identified between RMS fluctuation drag force and RMS fluctuation wind speed， whereas a negative correlation is observed between RMS fluctuation drag coefficient and RMS fluctuation wind speed.
Li Yanmin, Kang Liqiang. Simulation of instantaneous drag force of slender flexible plant model in wind tunnel. Journal of Desert Research[J], 2025, 45(5): 24-33 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00020
Fig.5
Variation of mean drag force （A）， RMS fluctuation drag force （B） and drag force fluctuation intensity （C） of plant and rigid round stick with incoming wind speed
Fig.7
Variation of mean drag coefficient （A）， RMS fluctuation drag coefficient （B） and drag coefficient fluctuation intensity （C） of plant and rigid round stick with wind speed
Drag coefficient and plant form response to wind speed in three plant species：Burning bush （Euonymus alatus），Colorado Blue Spruce （Picea pungens glauca.），and Fountain Grass （Pennisetum setaceum）
［J］.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2002，107（D24）：4760.
... Drag coefficients of different plant typesTable 1
植株类型
植物名称
阻力系数
测量方法
文献来源
灌木
Larrea tridentata（沙漠杉）
0.49
实地测量
[13]†
Sarcobatus vermiculatus （小螺旋沙棘）
1.43
实地测量
[15]†
Sarcobatus vermiculatus （大螺旋沙棘）
0.44
Euonymus alatus（翅果卫矛）
0.42
风洞实验
[16]†
Hibiscus syriacus（木槿）
0.49~0.61
风洞实验
[20]
Thuja occidentalis （绿宝石柏）
0.73~0.83
Ilex crenata（冬青）
0.79
乔木
Picea pungens （蓝杉）
0.39
风洞实验
[16]†
Pinus contorta（曲松）
0.47
风洞实验
[17]
Tsuga heterophylla （西部红杉）
0.47
Thuja plicata （巨柏）
0.22
Populus trichocarpa （毛白杨）
0.17
风洞实验
[18]
Alnus rubra （红杨）
0.22
Betula papyrifera（白桦）
0.15
Acer macrophyllum （大叶枫）
0.26
Populus tremuloides （颤杨）
0.28
Acer×freemanii（弗里曼枫）
0.46
实地测量
[19]
Quercus bicolor （双色橡）
0.38
Quercus imbricaria （鳞叶橡）
0.43
Prunus persica （桃）
0.38~0.78
风洞实验
[21]
Pyrus spp （梨）
0.4~0.64
Camellia oleifera （油茶）
0.56~0.83
草本
Pennisetum setaceum（狼尾草）
0.34
风洞实验
[16]†
注：†表示作者计算阻力系数时将式（3）中的系数2去掉. ...
Drag coefficient and plant form response to wind speed in three plant species：Burning bush （Euonymus alatus），Colorado Blue Spruce （Picea pungens glauca.），and Fountain Grass （Pennisetum setaceum）
3
2002
... Drag coefficients of different plant typesTable 1
植株类型
植物名称
阻力系数
测量方法
文献来源
灌木
Larrea tridentata（沙漠杉）
0.49
实地测量
[13]†
Sarcobatus vermiculatus （小螺旋沙棘）
1.43
实地测量
[15]†
Sarcobatus vermiculatus （大螺旋沙棘）
0.44
Euonymus alatus（翅果卫矛）
0.42
风洞实验
[16]†
Hibiscus syriacus（木槿）
0.49~0.61
风洞实验
[20]
Thuja occidentalis （绿宝石柏）
0.73~0.83
Ilex crenata（冬青）
0.79
乔木
Picea pungens （蓝杉）
0.39
风洞实验
[16]†
Pinus contorta（曲松）
0.47
风洞实验
[17]
Tsuga heterophylla （西部红杉）
0.47
Thuja plicata （巨柏）
0.22
Populus trichocarpa （毛白杨）
0.17
风洞实验
[18]
Alnus rubra （红杨）
0.22
Betula papyrifera（白桦）
0.15
Acer macrophyllum （大叶枫）
0.26
Populus tremuloides （颤杨）
0.28
Acer×freemanii（弗里曼枫）
0.46
实地测量
[19]
Quercus bicolor （双色橡）
0.38
Quercus imbricaria （鳞叶橡）
0.43
Prunus persica （桃）
0.38~0.78
风洞实验
[21]
Pyrus spp （梨）
0.4~0.64
Camellia oleifera （油茶）
0.56~0.83
草本
Pennisetum setaceum（狼尾草）
0.34
风洞实验
[16]†
注：†表示作者计算阻力系数时将式（3）中的系数2去掉. ...
... [16]†
Pinus contorta（曲松）
0.47
风洞实验
[17]
Tsuga heterophylla （西部红杉）
0.47
Thuja plicata （巨柏）
0.22
Populus trichocarpa （毛白杨）
0.17
风洞实验
[18]
Alnus rubra （红杨）
0.22
Betula papyrifera（白桦）
0.15
Acer macrophyllum （大叶枫）
0.26
Populus tremuloides （颤杨）
0.28
Acer×freemanii（弗里曼枫）
0.46
实地测量
[19]
Quercus bicolor （双色橡）
0.38
Quercus imbricaria （鳞叶橡）
0.43
Prunus persica （桃）
0.38~0.78
风洞实验
[21]
Pyrus spp （梨）
0.4~0.64
Camellia oleifera （油茶）
0.56~0.83
草本
Pennisetum setaceum（狼尾草）
0.34
风洞实验
[16]†
注：†表示作者计算阻力系数时将式（3）中的系数2去掉. ...
... [16]†
注：†表示作者计算阻力系数时将式（3）中的系数2去掉. ...
Wind tunnel measurements of crown streamlining and drag relationships for three conifer species
1
2004
... Drag coefficients of different plant typesTable 1
植株类型
植物名称
阻力系数
测量方法
文献来源
灌木
Larrea tridentata（沙漠杉）
0.49
实地测量
[13]†
Sarcobatus vermiculatus （小螺旋沙棘）
1.43
实地测量
[15]†
Sarcobatus vermiculatus （大螺旋沙棘）
0.44
Euonymus alatus（翅果卫矛）
0.42
风洞实验
[16]†
Hibiscus syriacus（木槿）
0.49~0.61
风洞实验
[20]
Thuja occidentalis （绿宝石柏）
0.73~0.83
Ilex crenata（冬青）
0.79
乔木
Picea pungens （蓝杉）
0.39
风洞实验
[16]†
Pinus contorta（曲松）
0.47
风洞实验
[17]
Tsuga heterophylla （西部红杉）
0.47
Thuja plicata （巨柏）
0.22
Populus trichocarpa （毛白杨）
0.17
风洞实验
[18]
Alnus rubra （红杨）
0.22
Betula papyrifera（白桦）
0.15
Acer macrophyllum （大叶枫）
0.26
Populus tremuloides （颤杨）
0.28
Acer×freemanii（弗里曼枫）
0.46
实地测量
[19]
Quercus bicolor （双色橡）
0.38
Quercus imbricaria （鳞叶橡）
0.43
Prunus persica （桃）
0.38~0.78
风洞实验
[21]
Pyrus spp （梨）
0.4~0.64
Camellia oleifera （油茶）
0.56~0.83
草本
Pennisetum setaceum（狼尾草）
0.34
风洞实验
[16]†
注：†表示作者计算阻力系数时将式（3）中的系数2去掉. ...
Wind tunnel measurements of crown streamlining and drag relationships for several hardwood species
1
2005
... Drag coefficients of different plant typesTable 1
植株类型
植物名称
阻力系数
测量方法
文献来源
灌木
Larrea tridentata（沙漠杉）
0.49
实地测量
[13]†
Sarcobatus vermiculatus （小螺旋沙棘）
1.43
实地测量
[15]†
Sarcobatus vermiculatus （大螺旋沙棘）
0.44
Euonymus alatus（翅果卫矛）
0.42
风洞实验
[16]†
Hibiscus syriacus（木槿）
0.49~0.61
风洞实验
[20]
Thuja occidentalis （绿宝石柏）
0.73~0.83
Ilex crenata（冬青）
0.79
乔木
Picea pungens （蓝杉）
0.39
风洞实验
[16]†
Pinus contorta（曲松）
0.47
风洞实验
[17]
Tsuga heterophylla （西部红杉）
0.47
Thuja plicata （巨柏）
0.22
Populus trichocarpa （毛白杨）
0.17
风洞实验
[18]
Alnus rubra （红杨）
0.22
Betula papyrifera（白桦）
0.15
Acer macrophyllum （大叶枫）
0.26
Populus tremuloides （颤杨）
0.28
Acer×freemanii（弗里曼枫）
0.46
实地测量
[19]
Quercus bicolor （双色橡）
0.38
Quercus imbricaria （鳞叶橡）
0.43
Prunus persica （桃）
0.38~0.78
风洞实验
[21]
Pyrus spp （梨）
0.4~0.64
Camellia oleifera （油茶）
0.56~0.83
草本
Pennisetum setaceum（狼尾草）
0.34
风洞实验
[16]†
注：†表示作者计算阻力系数时将式（3）中的系数2去掉. ...
Crown reconfiguration and trunk stress in deciduous trees
1
2008
... Drag coefficients of different plant typesTable 1
植株类型
植物名称
阻力系数
测量方法
文献来源
灌木
Larrea tridentata（沙漠杉）
0.49
实地测量
[13]†
Sarcobatus vermiculatus （小螺旋沙棘）
1.43
实地测量
[15]†
Sarcobatus vermiculatus （大螺旋沙棘）
0.44
Euonymus alatus（翅果卫矛）
0.42
风洞实验
[16]†
Hibiscus syriacus（木槿）
0.49~0.61
风洞实验
[20]
Thuja occidentalis （绿宝石柏）
0.73~0.83
Ilex crenata（冬青）
0.79
乔木
Picea pungens （蓝杉）
0.39
风洞实验
[16]†
Pinus contorta（曲松）
0.47
风洞实验
[17]
Tsuga heterophylla （西部红杉）
0.47
Thuja plicata （巨柏）
0.22
Populus trichocarpa （毛白杨）
0.17
风洞实验
[18]
Alnus rubra （红杨）
0.22
Betula papyrifera（白桦）
0.15
Acer macrophyllum （大叶枫）
0.26
Populus tremuloides （颤杨）
0.28
Acer×freemanii（弗里曼枫）
0.46
实地测量
[19]
Quercus bicolor （双色橡）
0.38
Quercus imbricaria （鳞叶橡）
0.43
Prunus persica （桃）
0.38~0.78
风洞实验
[21]
Pyrus spp （梨）
0.4~0.64
Camellia oleifera （油茶）
0.56~0.83
草本
Pennisetum setaceum（狼尾草）
0.34
风洞实验
[16]†
注：†表示作者计算阻力系数时将式（3）中的系数2去掉. ...
Wind tunnel study on aerodynamic characteristics of shrubby specimens of three tree species
甘公网安备 62010202000688号
