高速铁路切割区风雪流

湍流条件积雪减20.8%

揭示了湍流入流条件下切割区内风雪流结构与积雪分布的演变规律，为铁路风雪灾害防治提供了新依据。

王家斌 · Haoyuan, Liu · Chen, Guang · Li, Xiaobai · Liu, Cao · 高广军

Physics of Fluids 2024

参数信息

总积雪量减少比例

20.8 %

背风坡积雪质量减少比例

38.3 %

道床积雪量减少比例

23.3 %

技术优势

能复现真实湍流

采用合成涡方法生成湍流入流，更接近实际大气边界层，使切割区流场模拟更真实。

能看清涡结构演化

分析了切割区内湍流结构、摩擦速度和积雪轮廓，发现背风坡底部涡结构消失是积尘状态转变的关键。

可预测变化延迟

湍流条件下背风坡大尺度涡系向涡对转变延迟，导致积雪稳定增长期推迟，为防雪设施布置提供依据。

能定位侵蚀区

道床与背风坡之间的强侵蚀导致该区域积雪量减少，据此可优化除雪和防护措施。

应用场景

• 铁路风雪灾害防治：为切割区防雪栅布置提供依据，减少线路积雪。
• 风雪流数值模拟：提供湍流入流下切割区风雪流模拟方法，可推广到其他地形。
• 交通运输基础设施抗风雪设计：揭示积雪分布差异，指导切割区抗雪设计参数优化。
• 流固耦合与多相流：结合动网格与两相流模型，模拟风雪流与地形相互作用过程。