مطالعه عددی رفتار تراورس کوهان‏دار در طوفان شن با مدل‌سازی جریان دوفازی گاز- جامد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت، ایران، تهران

2 دانشگاه علم و صنعت- دانشکده مهندسی راه آهن

چکیده

هر ساله طوفان شن مشکلات متعددی را در بیابان بوجود می‌آورد، لذا بایستی راه‌حل کامل و مناسبی برای این مساله ارائه شود. تراورس کوهاندار یکی از راه‌های جلوگیری از نشست شن در بستر خط می‌باشد. مدل‌سازی طوفان شن و تعیین نشست شن در میان ریل‌ها و روی خط راه‌آهن به صورت سه بُعدی در این مقاله بررسی شده است. خط راه‌آهن متشکل از 4ردیف تراورس کوهاندار همراه ریل مدل‌سازی شده است. جریان ورودی بصورت دو‌فازی هوا–شن بصورت گاز–جامد به صورت همگن به روش اویلری با نرم‌افزار STAR-CCM+ ایجاد شده و در هر شبیه‌سازی به نوبت از سه قطر 125و250و500میکرومتر بر مبنای توزیع ذرات شن در بیابان‌های ایران استفاده شده است. عملکرد تراورس کوهان دار در مقابل پارامتر های غلظت طوفان، شدت طوفان و ماهیت ناحیه کویری طوفان مورد ارزیابی قرار می گیرد. در ادامه افزایش ارتفاع کوهان در این مدل تراورس مورد توجه قرار گرفته و شبیه‌سازی جریان با سه ارتفاع کوهان15،10و20سانتی‌متر انجام گرفته است. نتایج شبیه‌سازی در این مقاله نشان می‌دهد که هرچه قطر ذرات بزرگتر باشد، ذرات مسافت کمتری را معلق هستند و کسرحجمی شن باقی مانده در پشت کوهان‌ها بیشتر شده و خطر انسداد خطوط بالاتر می‌رود، لذا در مناطقی که قطر ذرات شن بزرگتر است، احتمال انسداد خطوط راه‌آهن بیشتر می‌باشد. همچنین این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از تراورس کوهاندار می‌تواند در طوفان‌های با سرعت بالاتر از m/s 20 کارآمد باشد و در مقادیر زیر این محدوده، تجمیع شن کماکان در روی خط وجود خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of the Humped Slab Track Behavior in SandStorm by Modeling Two-Phase Flow

نویسندگان [English]

  • Majid Malkaneh 1
  • mohammad Reza Talaee 2
1 Iran University of Science and Technology School of railway Engineering
2 IUST
چکیده [English]

Every year, Sandstorm creates many problems in the railway lines in Iran with lots of maintainace cost so it is important to provide a complete and appropriate solution for this problem. Humped slab track is a way to prevent sand accumulation on the track. In this paper simulation of sandstorm to obtain sand accumulation across the rails is done in a three-dimensional model. The railroad track section is modeled with 4 rows of humped traverses. The input flow of air and sand is simulated with homogeneous two-phase of gas-solid using Eulerain approach by STAR-CCM+ software. The sand grains with 125, 250 and 500 microns in diameter are applied based on the distribution of grains in the desert of Iran. Also, with different wind velocities, the suspention velocity of particles with different diameters is investigated. In the following, the elevation of the humps of the traverses is investigated with three heights of 10,15 and 20 centimeters. The simulation results in this paper show that the larger the diameter of the particles may lead to less particle suspention and more sands accumulation behind the humps and increase of track blockage. This study also shows that using humped slab track can be efficient at storms above 20 m/s and at the lower values, the accumulation of sand is still seen on the line.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Railway
  • Two phase flow
  • humped slab track
  • sand storm