【摘 要】
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风吹雪在我国寒冷多雪地区分布广泛,引起视程障碍的同时还将引起严重的积雪灾害,影响交通线路的正常运行。在自然界中风吹雪是极其复杂的气固非典型二相流,其机理非常复杂,受当地环境等多种因素影响,人类对其认识还有待提高。在现有的道路风吹雪防治措施中,防雪栅因其易于改变自身参数和设置形式以适应不同的风吹雪环境,而被广泛应用。本文结合现场模型试验和数值模拟两种方法研究了防雪栅布置参数对路堤周边积雪的影响,本文
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风吹雪在我国寒冷多雪地区分布广泛,引起视程障碍的同时还将引起严重的积雪灾害,影响交通线路的正常运行。在自然界中风吹雪是极其复杂的气固非典型二相流,其机理非常复杂,受当地环境等多种因素影响,人类对其认识还有待提高。在现有的道路风吹雪防治措施中,防雪栅因其易于改变自身参数和设置形式以适应不同的风吹雪环境,而被广泛应用。本文结合现场模型试验和数值模拟两种方法研究了防雪栅布置参数对路堤周边积雪的影响,本文主要进行了以下几个方面的工作:(1)利用现场模型试验结果对准稳态方法模拟积雪重分布的准确性进行了验证。结果表示:数值模拟中模型周边积雪分布规律与现场模型试验周边积雪分布规律一致,确定了使用准稳态方法模拟道路风致积雪漂移的可行性。(2)采用数值模拟的方法,研究了不同高度的防雪栅,布置在路堤迎风侧不同距离处,路堤周边积雪的演化过程,结果表明:防雪栅参数对路堤迎风侧积雪演化过程影响较大。路堤迎风侧积雪在演化过程中均是在初始阶段产生积雪的基础上,以雪檐推进的形式逐渐向路堤路面蔓延。随着防雪栅与路堤距离增大,初始阶段产生积雪随防雪栅逐渐远离路堤,使后续阶段产生积雪不易蔓延至路堤路面。防雪栅参数对在路堤背风侧积雪演化过程影响较小。各工况路堤背风侧积雪演化过程中均先呈现凹陷形,随着时间增加凹陷形区域被雪颗粒填满,路堤背风侧积雪呈倒三角形。(3)根据模型周边积雪演化过程及积雪最终形态,确定防雪栅最佳布置参数:防雪栅间距为5H时,路堤位于防雪栅背风侧风速减弱区内,防雪栅高度大于0.6H,路面将出现积雪。设置防雪栅距离路堤为7.5H时,若防雪栅高度大于0.75H路面出现积雪。设置防雪栅距路堤为10H时,防雪栅高度在0.45H~1.05H之间时,路堤路面均未出现积雪;但防雪栅高度大于0.9H时,路堤迎风侧边坡积雪覆盖率较高。防雪栅与路堤间距为12.5H、15H时,路面积雪长度与防雪栅高度负相关,需设置防雪栅高度大于0.9H才能确保路面无积雪。在布置防雪栅防治道路风吹雪灾害时建议防雪栅间距为10H,防雪栅高度在0.45H~0.9H之间或防雪栅间距为12.5H、15H,防雪栅高度为0.9H~1.05H之间。
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