基于Fluent的風沙流數(shù)值模擬及防風擋沙墻參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、本文利用Fluent軟件對風沙流通過高立式防風擋沙墻以及路堤的整個過程進行了數(shù)值模擬，通過調(diào)整墻體的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)來評價保護區(qū)內(nèi)氣流的減速效應(yīng)以及沙粒的阻擋效應(yīng)，為防風擋沙墻的參數(shù)優(yōu)化提供較為全面數(shù)值模擬背景的定性或者定量的技術(shù)依據(jù)，對野外的測量結(jié)果進行補充，保證鐵路在強風下的荒漠環(huán)境運行，這對鐵路的安全運營有著比較重要的意義。主要的研究成果有:
　　(1)流場中的障礙物，包括路堤及防風擋沙墻等能夠明顯的改變氣流的分布。障礙物對氣流

2、的阻礙使得氣流在其附近進行分區(qū)，主要形成了遇阻抬升區(qū)、集流加速區(qū)、減速沉降區(qū)以及恢復區(qū)等。
　　(2)從時間的發(fā)展角度來說，風沙流在流經(jīng)沙床的某一斷面時，隨氣流共同運動的沙粒隨著時間的推移會經(jīng)過“補充→過飽和→消耗→動態(tài)平衡”的過程。動態(tài)平衡之后沙粒體積分數(shù)在近地面隨著高度的分布滿足指數(shù)規(guī)律遞減。相較于粗粒徑沙粒，細粒徑的沙粒的體積分數(shù)沿高度分布都比較高。而粗粒徑組的沙粒由于重力影響主要在沙床表面進行蠕移運動，因而只有很少的沙粒加

3、入上層的風沙流運動。
　　(3)路堤邊坡六棱磚的平均風蝕深度，從坡頂至坡腳總體上呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢;由于迎風坡比背風坡風速大，因而迎風坡六棱磚的風蝕深度整體上比背風坡更深;對于某一塊六棱磚來說，位于六棱磚最上側(cè)的兩個頂點風蝕最為嚴重，而位于六棱磚最下側(cè)的兩個頂點幾乎沒有風蝕現(xiàn)象。
　　(4)防風擋沙墻背風側(cè)輸沙率沿水平方向的分布總體上趨勢相同，其分布特征與風速的分布特征相呼應(yīng)，充分的體現(xiàn)了風沙流中氣流與沙粒相互耦合的這一特