23033

مطالعه عددي و تجربي جريان دوفازي ذرات ماسه - هوا در اطراف خطوط ريلي نواحي كويري

دكتري تخصصي

مهندسي ماشين هاي ريلي

1394

1399/09/04

دكتر محمدرضا طلايي

راه آهن

حركت ذرات ماسه در طبيعت مشكلات فراواني را براي انسان‌ها به وجود مي‌آورد كه يكي از اين مشكلات نشست اين ذرات روي سطح ريل تحت اثر طوفان شن است. طوفان شن باعث پوشيده شدن ريل‌ها در بستري از ذرات، كاهش سرعت سير قطارها و يا در مواردي واژگوني قطار و خروج از خط مي‌شود كه درنهايت هزينه‌هاي گزاف تعميرات و نگهداري خطوط در بازه‌هاي زماني كوتاه را به همراه دارد. به‌منظور جلوگيري از نشست اين ذرات روي ريل استفاده از موانع يكي از بهترين گزينه‌ها است. در اين تحقيق در گام اول توزيع جرمي ذرات موجود با قطرهاي مختلف در نواحي كويري ايران جهت ورود به نرم‌افزار فلوئنت و سپس شبيه‌سازي عددي آن انجام پذيرفت كه به همين منظور ابتدا: الف) جمع‌آوري ميداني نمونه ب) خشك‌كردن نمونه ج) الك كردن نمونه ذرات ماسه ناحيه كويري شرق ايران و در كنار خطوط ريلي در منطقه بحراني تل حميد به‌منظور تعيين دانه‌بندي ذرات انجام گرفت كه درنهايت توزيع جرمي ذرات با قطرهاي مختلف استخراج گرديد و سرعت حمل ذرات ماسه در جريان باد، توزيع جرمي ذرات ماسه در ارتفاع‌هاي مختلف، تخمين تجميع ذرات ماسه در يك مقطع برحسب زمان و محل ترسيب ذرات ماسه تعيين گرديد و در ادامه بر روي ارتفاع و فاصله مناسب موانع صلب ديواره‌اي از بستر خط جهت جلوگيري يا كاهش ترسيب ذرات ماسه بر روي خطوط ريلي بحث شده است. در انتها به‌منظور بررسي تجربي حضور مانع صلب ديواره‌اي در معرض حركت ذرات جامد در داخل سيالي مانند هوا براي توزيع قطر ذرات ناحيه كويري ريلي شرق ايران و تحت سرعت‌هاي باد مختلف از آزمون تجربي با شرايط كنترل‌شده در داخل تونل باد محيط‌زيست موسسه تحقيقات جنگل‌ها و مراتع كشور استفاده‌شده است و با مقايسه مانع صلب ديواره‌اي و خاكريز مثلثي شكل، مشخص شد كه هر دو داراي تأثير مشابهي بوده و خاكريز مثلثي سبب ايجاد منطقه امن بعد از مانع به ميزان 25 درصد بزرگتر نسبت به مانع صلب ديواره‌اي مي شود. لذا با دانستن اين مهم مي‌توان از خاكريز مثلثي شكل با ارتفاعي مشابه مانع صلب ديواره‌اي به‌عنوان يك راهكار دائمي و به‌صرفه، جهت محافظت خطوط ريلي نواحي بياباني از ذرات ماسه استفاده كرد.

1399/10/22

Numerical and experimental study of two-phase flow of sand-air particles around railway lines in desert areas

11/25/2021 12:00:00 AM

The movement of sand particles in nature causes many problems for humans, one of which is the deposition of these particles on the surface of the rails due to sandstorms. The sandstorm causes the rails to be covered in a bed of sand, slowing down the trains or in some cases overturning the train and leaving the line, which ultimately incurs the exorbitant costs of repairing and maintaining the lines in short periods of time. One of the best options is to use obstacles to prevent these particles from settling on the rails. In this research, in the first step, the mass distribution of particles with different diameters in desert areas of Iran to enter Fluent software and then its numerical simulation was performed. For this purpose, first: a) field collection of sample b) drying of sample c) sieving of particle sample Sand in the desert region of eastern Iran and along the railway lines in the critical area of Tal Hamid in order to determine the particle size distribution. Finally, the mass distribution of particles with different diameters was extracted and the velocity of sand particles in the wind, the mass distribution of sand particles. At different heights, the estimation of sand particle aggregation in a section was determined according to the time and place of sand particle deposition and then on the appropriate height and distance of rigid wall barriers from the bed to prevent or reduce the deposition of sand particles on rail lines is discussed. Finally, in order to experimentally investigate the presence of a solid wall barrier exposed to the movement of solid particles in a fluid such as air to distribute the diameter of particles in the desert region of eastern Iran and under different wind speeds of experimental test with controlled conditions inside the environmental wind tunnel. It was used and by comparing the rigid wall barrier and the triangular embankment, it was found that both have the same effect and the triangular embankment creates a larger safe area than the rigid wall barrier after the barrier. Therefore, knowing this, it is possible to use a triangular embankment with a similar height to the rigid wall barrier as a permanent and cost-effective solution to protect the railway lines of desert areas from sand particles.

جريان دوفازي جامد- گاز , طوفان شن , سرعت حمل , نقش موانع

Multiphase flow Solid- gas , sandstorm , transport speed , role of obstacles