“一帶一路建設(shè)”在內(nèi)政和外交事宜上都被作為我國(guó)實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要方針戰(zhàn)略,其中絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶西北五省地區(qū)風(fēng)沙災(zāi)害嚴(yán)重,極大阻礙我國(guó)經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)展,因此風(fēng)沙防治工作將會(huì)一直是實(shí)現(xiàn)我國(guó)人民美滿生活以及中華民族強(qiáng)國(guó)復(fù)興的重要內(nèi)容。風(fēng)沙兩相流是關(guān)于氣相及沙相的兩相流運(yùn)動(dòng),其中風(fēng)是沙粒起動(dòng)的關(guān)鍵因素,本文基于Ansys Fluent軟件運(yùn)用歐拉雙流體模型模擬分析了不同參數(shù)（即不同孔隙率、不同孔隙排布方式、不同開(kāi)孔角度）下防風(fēng)擋沙墻周圍的流場(chǎng)特征和積沙分布,為以后“一帶一路建設(shè)”上的風(fēng)沙防治工程提供理論依據(jù)。本文主要研究成果有（基于防風(fēng)擋沙墻高2m、寬0.3m的情況下）:（1）0.4孔隙擋墻的有效防護(hù)距離和恢復(fù)對(duì)照距離最大,前后壓差較小,具有最好的防風(fēng)阻沙效果,且降低了對(duì)墻體的風(fēng)蝕和破壞,節(jié)省了物料成本。（2）在上條結(jié)論的基礎(chǔ)上,孔隙上疏下密排布時(shí),擋墻具有最好的風(fēng)沙防護(hù)功能。其中在距地面1m及以下,上疏下密型擋墻墻后風(fēng)速最小,而且絕大多數(shù)沙粒堆積在墻體迎風(fēng)側(cè),有效的實(shí)現(xiàn)了阻沙功能。（3）在前兩條結(jié)論的基礎(chǔ)之上,擋墻開(kāi)孔角度為135度時(shí),能有效的降低墻后風(fēng)速,更好的協(xié)調(diào)墻體兩側(cè)積沙分布,... 

【文章來(lái)源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

一帶一路示意圖

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文雙層防風(fēng)擋沙墻的風(fēng)沙兩相流數(shù)值模擬20為了驗(yàn)證風(fēng)沙兩相流模型中入口沙粒體積分?jǐn)?shù)設(shè)置的合理性，本文對(duì)劉楠等[82]的數(shù)值模擬和Zhang等[83]的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)選取模擬參數(shù)，具體設(shè)置：計(jì)算域亦為0.6m×7.105m，入口風(fēng)速=1.186*ln（y/0.0025）m/s，沙粒入口體積分?jǐn)?shù)選取0.02。先計(jì)算凈風(fēng)場(chǎng)至穩(wěn)定后再加入沙粒，待風(fēng)沙流穩(wěn)定后和Zhang的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及劉楠的數(shù)值模擬結(jié)果相比較，具體數(shù)據(jù)如圖2.2。0.050.100.150.200.250.300.350.400.454.04.24.44.64.85.05.25.45.65.8速度(m/s)高度(m)Zhang劉楠本文模擬圖2.2風(fēng)沙流中風(fēng)速隨高度分布由圖2.2可知，與劉楠模擬結(jié)果相比，本節(jié)數(shù)值模擬值和Zhang等人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠更好的貼合，鑒于風(fēng)洞試驗(yàn)所用的顆粒粒徑不一，導(dǎo)致模擬值和實(shí)驗(yàn)值相比具有細(xì)微出入，但此細(xì)微變化基本可以忽略不計(jì)，能夠體現(xiàn)風(fēng)沙流的真實(shí)運(yùn)動(dòng)特征。因此本節(jié)理論模型是合適的，入口加沙方式是可靠的。2.5.4沙粒相質(zhì)量流量計(jì)算的合理性驗(yàn)證為了驗(yàn)證本文透風(fēng)式擋沙墻沙粒相質(zhì)量流量計(jì)算的合理性，本文對(duì)羅國(guó)才等[84]的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，根據(jù)其論文文獻(xiàn)選取相關(guān)模擬參數(shù)，具體設(shè)置如下；圖2.3羅國(guó)才所用模型此計(jì)算域?yàn)?0m×127m，入口風(fēng)速廓線()=3.1208*log10y/0.00093，沙粒入口體積分?jǐn)?shù)設(shè)置為：入口處0-2m高度內(nèi)為0.02,2m以上高度為0。該文設(shè)置三道防風(fēng)擋沙墻，每道擋墻高度均為2m，寬度均為0.05m，孔隙率為0.33。其中第一

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文雙層防風(fēng)擋沙墻的風(fēng)沙兩相流數(shù)值模擬22第三章單層防風(fēng)擋沙墻設(shè)計(jì)參數(shù)研究斜插板式防風(fēng)擋沙墻通過(guò)增強(qiáng)地表周圍對(duì)氣流的阻力，消耗風(fēng)能，減小其攜沙能力，使得風(fēng)沙流飽和之后能減速沉降在擋墻周圍，減輕或者消除鐵路沿線積沙，降低鐵路沿線的風(fēng)沙威脅。在目前的擋墻設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化中，專家學(xué)者們做了大量實(shí)地試驗(yàn)、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值模擬，其中大多數(shù)研究證明高2m、厚0.3m的擋墻具有最優(yōu)的風(fēng)沙防護(hù)效果。本文基于此，著重研究不同孔隙參數(shù)對(duì)擋墻防風(fēng)阻沙功能的影響規(guī)律，以期找出最優(yōu)解優(yōu)化防風(fēng)擋沙墻。3.1模型區(qū)域與邊界條件3.1.1幾何模型與網(wǎng)格本文選取二維模型，計(jì)算域?yàn)?50m×20m，防風(fēng)擋沙墻高H為2m，厚度為0.3m，放置于距入口處30m處，如圖3.1。利用ICEM對(duì)計(jì)算域網(wǎng)格進(jìn)行結(jié)構(gòu)化劃分處理，因?yàn)閾鯄η昂蠛偷乇硖幜鲌?chǎng)特征變化十分強(qiáng)烈，所以對(duì)其周圍進(jìn)行網(wǎng)格加密。在擋墻左右兩邊將首層網(wǎng)格大小設(shè)置為0.01m，按照1.1的比例往左右遞增；在地表處亦將首層網(wǎng)格設(shè)置為0.01m，按照1.1的比例往上遞增，以此畫好的網(wǎng)格質(zhì)量大于0.99，數(shù)量在15萬(wàn)左右，如圖3.2。圖3.1幾何模型圖3.2網(wǎng)格孔隙率即擋墻的開(kāi)孔高度與總高度之比，孔隙率的變化直接影響到擋墻周圍流場(chǎng)變化。為了研究不同孔隙率對(duì)擋墻防風(fēng)阻沙功能的影響，本文選取孔隙率為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6等七組防風(fēng)擋沙墻，據(jù)薄天利等[66]實(shí)驗(yàn)研究，空


本文編號(hào)：3096976