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

Abstract

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.