ارزیابی هندسه بهینه دال خط کوهان دار در راه آهن های کویری با رویکرد شبیه سازی دو فازی جامد-گاز

از ضرورت‌های اجتناب‌ناپذیر توسعه شبکه حمل و نقل ریلی، عبور از مناطق کویری و ماسه‌گیر است. راه‌آهن های کویری در عین حال باعث افزایش هزینه‌های نگهداری و تعمیر، کاهش سرعت و مسدود شدن خط در حین بهره‌برداری و حتی خروج قطار از خط می شوند. تاکنون راهکارهای مختلفی برای مقابله با ماسه‌های روان در راه‌آهن‌های کویری ارائه شده است. یکی از روش‌های نوین توسعه داده شده، روسازی دال‌خط کوهاندار است که با حذف بالاست از خط ریلی و نیز ارتفاع‌دهی به ریل توسط پایه های بتنی موسوم به کوهان‌ و در نتیجه ایجاد کانال‌های عبوری ماسه از زیر ریل، در پی کنترل و عبور حجم ماسه‌های ورودی از خط‌آهن است. هندسه کوهان باید به گونه‌ای باشد که علاوه بر شرایط آیرودینامیکی مطلوب، حداکثر فضای خالی جهت عبور ماسه را فراهم کند. در این تحقیق با هدف بهینه‌سازی هندسه کوهان در این روسازی، مقاطع هندسی مختلف برای کوهان بررسی و سپس دو مقطع اصلی شامل بیضی و مستطیل نیم دایره با دو ارتفاع مختلف ارزیابی شده است. شبیه‌سازی‌ها در بستر دینامیک سیالات محاسباتی و در نرم افزار انسیس فلوئنت پیگیری شده است، جریان دو فازی جامد گاز شامل یک سیل ماسه با ابعاد محدود و جریان باد از مدل ها عبور داده شده و میزان کسرحجمی ماسه مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که مقطع هندسی مستطیل نیم دایره با ارتفاع 20 سانتیمتر نتایج مطلوب‌تری را در برابر هجوم ماسه های روان نشان می‌دهد.

evaluation of the optimal geometry of the hump slab in desert railways with the solid-gas two-phase simulation approach

one of the inevitable necessities for the development of the rail transport network is to pass through desert and sandy areas. at the same time, desert railways increase maintenance and repair costs, reduce speed and block the line during operation, and even cause the train to derail. so far, various solutions have been proposed to deal with quicksand in desert railways. one of the newly developed methods is the hump slab track, which seeks to control and pass the amount of incoming sand from the railway track. in this system, the ballast material is removed and the height of rails is raised by means of concrete supports known as humps. as a result, channels for the passage of sands under the rails are created. the geometry of the hump should be such that, in addition to favorable aerodynamic conditions, it provides maximum free space for sand to pass through. in this research, with the aim of optimizing the geometry of the hump, different sections for the hump have been investigated and then two main sections including oval and rectangle semicircle with two different heights have been evaluated. simulations have been carried out in the platform of computational fluid dynamics and in ansys fluent software. two phase solid gas flow including a sand flood and wind flow has been passed through the models and the amount of sand volume fraction has been compared. the results show that the rectangular semi circular geometric section (height of 20 cm) shows more favorable results against the influx of quicksand.