吸沙式挡沙墙设计及防护效益分析

为了解决沙粒掩埋挡沙墙造成挡沙墙防护效果降低，文中基于k-ε湍流模型的RANS方法和多孔介质模型对不同参数的吸沙式挡沙墙进行数值模拟计算，并采用风洞试验验证文中所选湍流模型和网格划分策略的正确性。研究结果表明：风沙流经过挡沙墙会形成速度分区，分别为墙前减速区、墙后墙体结构导致的局部加速区、墙体正上方加速区、墙后涡流区以及恢复区。随着挡沙墙孔隙率减小，背风侧有效遮蔽区域越大，背风侧积沙位置离墙体越近，吸沙式挡沙墙的最优孔隙率在25%～35%,考虑到制造工艺，孔隙率选35%为宜；文中所设计挡沙墙的吸沙功能良好，吸沙量的大小正相关于孔隙率和来流风速；吸沙式挡沙墙周围的水平风速随高度增加逐渐从“U”型转变为“V”型分布，风速廓线在垂直方向上呈现倒“S”形分布。当风速一定时，有效防护距离随着挡沙墙高度的增加而增大，积沙范围增大；当高度一定时，积沙位置随着来流风速的增大逐渐向下风向转移。挡沙墙高度越高，承受的风压越大，工程造价上升，从防护距离和工程造价两方面考虑，四块挡沙板是吸沙式挡沙墙最合理阻沙高度。