原文传递
单一正交来风条件下路基对风沙流场响应的实验研究及数值模拟
| 论文题名： | 单一正交来风条件下路基对风沙流场响应的实验研究及数值模拟 |
| 关键词： | 风沙流结构;路基积沙;风沙流场响应;数值模拟 |
| 摘要： | 随着人类的实践活动逐渐扩展到沙漠戈壁地区，风沙灾害逐渐成为了交通工程建设和线路运营中最迫切需要解决的问题之一。本文基于此，采用模型实验和有限元模拟研究了风沙流结构经过路基时的变化，根据风沙流结构的特性研究了风沙流中不同高度对路基积沙的影响，利用Fluent有限元软件模拟了风沙流经过路基时流场的变化情况和路基附近的积沙情况。 本文首先构建了实验装置，针对实验过程中气流出口的特点，对沙箱结构做了实验段与辅助实验段的划分，并标定了沙箱不同位置的流场情况。同时，对沙粒的含水率，空气湿度等做了标定。然后，以风沙流结构在平坦沙床面条件下有无路基、路基前后的风速廓线、粒径垂直分布、输沙量垂直分布等为切入点，针对风沙流经过路基时会在路基附近发生什么样的变化，风速廓线会产生怎么样的变异，路基的存在又会对粒径分布和输沙量产生怎样的影响等这些问题做了研究。接下来，通过实验得出下一步实验所需的风沙流结构，并按不同高度、风速、粒径对风沙流结构进行分解，研究了不同风速条件下不同部位或不同高度的风沙流结构对路基的影响:选取距离路基一定范围内的积沙量作为研究对象，分析了不同风速条件下风沙流结构不同高度处在路基两侧一定范围内的积沙情况;定义距路基不同范围内的积沙量对路基影响程度的比重，并利用灰色关联理论讨论了进口风速、出沙口高度和中沙占比对路基积沙的影响。最后，考虑到流体流动过程非常复杂，在实验室内不易观测风沙流的运动状态。于是利用Fluent数值分析软件，模拟了风沙流经过路基时流体场的运动形态及其变化，探讨了进口风速对路基附近风沙流场的影响、路基附近形成积沙的沙粒来源以及距路基一定范围内的沙粒相积沙分布形态。 在以上研究的基础上，得出了一些相应的结论:风沙流结构经过路基时，路基迎风侧和背风侧位置处的风沙流结构会发生明显改变;风速廓线与进口风速之间存在一定的关系;距路基不同范围内的积沙与风沙流结构中不同高度处的沙粒浓度、速度等都有关系;输沙量、进口风速、中沙占比三者对路基积沙的影响各不相同;沙粒在气流中运动时会受到多种力的作用，导致路基两侧及上部不同部位的沙粒来源有所不同;沙粒在路基附近的积累过程与气流速度、大气压力等有这很大的关系。 |
| 作者： | 李强 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王起才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
