斜插板式沙障插板倾角影响下风沙流特征的数值模拟

[目的] 优化既有沙障的结构形式，以发挥最大挡沙功效，揭示铁路沿线斜插板式沙障的风沙流特征和规律，为风沙灾害防治提供相关的设计参考和科学依据。[方法] 基于欧拉双流体非定常模型对具有不同插板倾角（15°，30°，45°和60°）但孔隙率均为30%的斜插板式沙障进行数值模拟。[结果] ①随插板倾角逐渐增大，沙障迎风侧减速区范围无明显变化，上方加速区和背风侧涡流区范围逐渐增大，迎风侧气流向下弯曲运动的趋势逐渐增强，背风侧向上运动的气流与水平风向夹角逐渐增大。②不同风速下，4种斜插板式沙障周围风速均呈“U”型分布，对同一风速而言，背风侧涡流区内风速极小值与插板倾角呈负相关。[结论] 随插板倾角逐渐增大，沙障迎风侧积沙量逐渐增多，背风侧整体积沙量逐渐减少但背风侧1 H范围内积沙量逐渐增多，背风侧主要积沙分布范围与沙障之间的距离逐渐增大。     

沙漠地区三种风沙侧向输导工程的数值模拟

[目的]研究沙漠地区交通线路周围侧向输导工程的风沙流场规律,为侧向输导工程的应用提供理论基础。[方法]基于新疆维吾尔自治区哈密市了墩地区风信数据和CFD三维数值模拟,建立不同工况对3种侧向输导工程的风沙流场进行对比分析。[结果]3种侧向输导工程由于结构的不同,风沙流通过开放式羽毛排的排间间距进行侧向输导,封闭式羽毛排和一字排则在排前进行输导。3种侧向输导工程流场作用区域都由输导区和减速区构成,但开放式羽毛排的减速区面积明显小于封闭式羽毛排和一字排。风速较大沙源丰富应使用一字排,风速较大沙源一般应使用开放式羽毛排,风速一般沙源丰富应使用封闭式羽毛排。[结论]侧向输导工程可以对风沙流进行有效输导,不同类型的侧向输导结构适用于不同的工况。     

铁路高立式芦苇沙障防风阻沙的现场测试与流场模拟计算

[目的]调查在建库格铁路沿线布设的高立式芦苇沙障的阻沙与防风效果,判断高立式芦苇沙障能否满足防风阻沙的工程需要,为风沙灾害防治提供相关的科学依据。[方法]在沿线试验段进行了高立式芦苇沙障的阻沙率测试与梯度风监测,并采用数值模拟计算手段深入分析了高立式芦苇沙障的流场分布特征以及阻沙控沙规律。[结果]①现场测试发现单道芦苇沙障的阻沙率为93.85%,铁路沿线通常设置多道阻沙沙障,风沙流经过多道阻沙沙障后,基本被净化。②在单道芦苇沙障的作用下,风沙流在其周围的速度分布明显,沙障后形成的减速区较为均匀且没有涡流区的出现;芦苇沙障芦苇束的透隙率为36.5%,对风沙流的削弱影响区主要分布在沙障前3.5H(H=200 cm)和沙障后17H水平距离范围内,对来流的平均削弱程度为29.7%,最大值为48%。③当风速超过沙粒起动风速后,风沙颗粒主要分布在芦苇沙障前0.2H范围内,风沙流经过沙障后沙通量急剧降低。[结论]通过现场试验及数值模拟,揭示了高立式芦苇沙障的阻沙控沙规律。高立式芦苇沙障具有类似网式沙障的优良控沙能力,可在铁路沿线进行推广使用。