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为研究低矮平屋面风致雪迁移分布特性及质量输运规律,采用重密度石英砂颗粒模拟雪粒子,以三维平屋面建筑为研究对象,开展无降雪条件考虑来流风速(4.67~6.11 m/s)、屋面跨度(0.3~0.7 m)以及吹雪持时(150~600 s)变化的37组工况下风吹雪风洞试验。研究平屋面风吹雪迁移分布模式,量化分析吹雪质量输运随外界参数(参考风速、跨度以及吹雪持时)的变化特性。研究结果表明:平屋面积雪在风场作用下具备明显的非均匀分布特性,根据来流风速及吹雪持时的不同,中剖面积雪形态可简化为三折线和双折线两种分布模式。屋面的吹雪时均质量输运率随吹雪持时的增加呈减小趋势,且可采用屋面初始质量输运率和吹雪持时的负指数函数关系表示,而屋面初始质量输运率可进一步表示为饱和质量输运率与屋面跨度的函数,且大约与跨度的0.65次幂呈正比关系。对于饱和质量输运率,建议采用考虑来流风速以及雪颗粒启动临界风速影响的3次幂函数来表示。基于试验数据,得到了综合考虑参考风速、跨度以及吹雪持时等因素影响的平屋面风吹雪质量输运新模型,可对既有的屋面风吹雪质量输运理论进行有益补充。

期刊论文 2025-03-12 DOI: 10.14006/j.jzjgxb.2024.0092

为研究低矮平屋面风致雪迁移分布特性及质量输运规律,采用重密度石英砂颗粒模拟雪粒子,以三维平屋面建筑为研究对象,开展无降雪条件考虑来流风速(4.67~6.11 m/s)、屋面跨度(0.3~0.7 m)以及吹雪持时(150~600 s)变化的37组工况下风吹雪风洞试验。研究平屋面风吹雪迁移分布模式,量化分析吹雪质量输运随外界参数(参考风速、跨度以及吹雪持时)的变化特性。研究结果表明:平屋面积雪在风场作用下具备明显的非均匀分布特性,根据来流风速及吹雪持时的不同,中剖面积雪形态可简化为三折线和双折线两种分布模式。屋面的吹雪时均质量输运率随吹雪持时的增加呈减小趋势,且可采用屋面初始质量输运率和吹雪持时的负指数函数关系表示,而屋面初始质量输运率可进一步表示为饱和质量输运率与屋面跨度的函数,且大约与跨度的0.65次幂呈正比关系。对于饱和质量输运率,建议采用考虑来流风速以及雪颗粒启动临界风速影响的3次幂函数来表示。基于试验数据,得到了综合考虑参考风速、跨度以及吹雪持时等因素影响的平屋面风吹雪质量输运新模型,可对既有的屋面风吹雪质量输运理论进行有益补充。

期刊论文 2025-03-12 DOI: 10.14006/j.jzjgxb.2024.0092

为研究低矮平屋面风致雪迁移分布特性及质量输运规律,采用重密度石英砂颗粒模拟雪粒子,以三维平屋面建筑为研究对象,开展无降雪条件考虑来流风速(4.67~6.11 m/s)、屋面跨度(0.3~0.7 m)以及吹雪持时(150~600 s)变化的37组工况下风吹雪风洞试验。研究平屋面风吹雪迁移分布模式,量化分析吹雪质量输运随外界参数(参考风速、跨度以及吹雪持时)的变化特性。研究结果表明:平屋面积雪在风场作用下具备明显的非均匀分布特性,根据来流风速及吹雪持时的不同,中剖面积雪形态可简化为三折线和双折线两种分布模式。屋面的吹雪时均质量输运率随吹雪持时的增加呈减小趋势,且可采用屋面初始质量输运率和吹雪持时的负指数函数关系表示,而屋面初始质量输运率可进一步表示为饱和质量输运率与屋面跨度的函数,且大约与跨度的0.65次幂呈正比关系。对于饱和质量输运率,建议采用考虑来流风速以及雪颗粒启动临界风速影响的3次幂函数来表示。基于试验数据,得到了综合考虑参考风速、跨度以及吹雪持时等因素影响的平屋面风吹雪质量输运新模型,可对既有的屋面风吹雪质量输运理论进行有益补充。

期刊论文 2025-03-12 DOI: 10.14006/j.jzjgxb.2024.0092

采用基于Realizable k-ε模型的非定常雷诺时均方法(URANS)和离散相模型(DPM)研究高速列车底部转向架及其腔体区域的严重积雪问题。基于高速列车底部风雪两相流时空运动演化特性进行深入分析,并对转向架区域积雪成因进行归纳总结。研究结果表明:大量雪粒跟随转向架区域剪切层下方的高速气流流出转向架区域,部分雪粒在转向架中间区域和后端板附近跟随上扬气流向上扬起并撞击黏附在转向架和后端板迎风面,并在转向架底面形成大量积雪;仅有少量雪粒在后侧电机和后端板附近向上爬升至转向架上方,在后端板顶部相遇汇聚后在低速气流驱动下游离折返至前端板附近并重新汇入车底流场,悬浮雪粒在重力作用下沉积在转向架顶面,并在转向架上表面形成少量积雪。

期刊论文 2024-08-01

采用基于Realizable k-ε模型的非定常雷诺时均方法(URANS)和离散相模型(DPM)研究高速列车底部转向架及其腔体区域的严重积雪问题。基于高速列车底部风雪两相流时空运动演化特性进行深入分析,并对转向架区域积雪成因进行归纳总结。研究结果表明:大量雪粒跟随转向架区域剪切层下方的高速气流流出转向架区域,部分雪粒在转向架中间区域和后端板附近跟随上扬气流向上扬起并撞击黏附在转向架和后端板迎风面,并在转向架底面形成大量积雪;仅有少量雪粒在后侧电机和后端板附近向上爬升至转向架上方,在后端板顶部相遇汇聚后在低速气流驱动下游离折返至前端板附近并重新汇入车底流场,悬浮雪粒在重力作用下沉积在转向架顶面,并在转向架上表面形成少量积雪。

期刊论文 2024-08-01

针对铁路路堑易发生严重积雪灾害的问题,采用风洞试验方法,研究了防雪栅在减轻风致积雪灾害方面效果,为铁路线路防灾工程设计提供参考。在风洞中,首先分别试验了在6.5、7.5、8.5 m/s风速下边坡比为1∶4和1∶1.5的路堑内雪粒堆积演化过程;然后布置防雪栅,在相同试验条件下观测其在减轻路堑积雪灾害方面的效果;最后根据测量数据计算对比有无防雪栅时路堑路面积雪量差异,定量评估防雪栅防治效果。此外,采用数值模拟手段分析防雪栅、路堑周围流场变化情况,进一步解释防雪栅的防雪机理。结果表明:上风侧坡度较缓的半开敞式路堑积雪严重;防雪栅能有效减轻路堑积雪灾害;漂移雪粒首先在背风侧距离防雪栅较远处沉积,随吹风持续积雪范围向两端延伸;防雪栅使来流风速在其背风侧急剧减弱致使漂移雪粒发生沉积,雪粒输运强度减小,从而实现挡雪减灾目的。

期刊论文 2024-05-06

针对铁路路堑易发生严重积雪灾害的问题,采用风洞试验方法,研究了防雪栅在减轻风致积雪灾害方面效果,为铁路线路防灾工程设计提供参考。在风洞中,首先分别试验了在6.5、7.5、8.5 m/s风速下边坡比为1∶4和1∶1.5的路堑内雪粒堆积演化过程;然后布置防雪栅,在相同试验条件下观测其在减轻路堑积雪灾害方面的效果;最后根据测量数据计算对比有无防雪栅时路堑路面积雪量差异,定量评估防雪栅防治效果。此外,采用数值模拟手段分析防雪栅、路堑周围流场变化情况,进一步解释防雪栅的防雪机理。结果表明:上风侧坡度较缓的半开敞式路堑积雪严重;防雪栅能有效减轻路堑积雪灾害;漂移雪粒首先在背风侧距离防雪栅较远处沉积,随吹风持续积雪范围向两端延伸;防雪栅使来流风速在其背风侧急剧减弱致使漂移雪粒发生沉积,雪粒输运强度减小,从而实现挡雪减灾目的。

期刊论文 2024-05-06

为研究低坡度双坡屋面的风致积雪分布特性及雪荷载分布模式,设计研发了一套风吹雪联合试验装置,以高密度的石英砂颗粒模拟雪粒子,分别开展有无降雪条件下6种来流风速(有降雪1.5~2.5 m/s,无降雪4.6~6.1 m/s)、4种屋面坡度(5°、10°、15°、20°)的风吹雪风洞试验,共计24个试验工况,并就屋面中剖面积雪深度系数、积雪深度系数最大值及所在位置、雪荷载不均系数和雪颗粒净捕获系数等展开分析。结果表明:在多数工况下,低坡度双坡屋面积雪分布仍然呈明显的非均匀性,且降雪会显著影响积雪形态。对于迎风屋面,有无降雪条件下积雪深度系数均随来流风速的增大而减小,随坡度的增大而增大;积雪深度系数最大值点位置随风速增大逐渐远离屋檐,随屋面坡度的增大则呈近似线性移近屋檐。对于背风屋面,屋脊遮蔽效应容易导致积雪堆积,且积雪深度系数随风速增大而增大。随着坡度增大,背风屋面的雪颗粒净捕获系数增大,表明迎风屋面被输运的雪颗粒更容易在背风面沉积,从而加重屋面积雪分布的不均匀性。基于分析结果,归纳有无降雪影响下屋面雪荷载的典型不均匀分布模式,可为类似屋盖的抗雪设计提供参考。

期刊论文 2024-03-19 DOI: 10.14006/j.jzjgxb.2023.0094

为研究低坡度双坡屋面的风致积雪分布特性及雪荷载分布模式,设计研发了一套风吹雪联合试验装置,以高密度的石英砂颗粒模拟雪粒子,分别开展有无降雪条件下6种来流风速(有降雪1.5~2.5 m/s,无降雪4.6~6.1 m/s)、4种屋面坡度(5°、10°、15°、20°)的风吹雪风洞试验,共计24个试验工况,并就屋面中剖面积雪深度系数、积雪深度系数最大值及所在位置、雪荷载不均系数和雪颗粒净捕获系数等展开分析。结果表明:在多数工况下,低坡度双坡屋面积雪分布仍然呈明显的非均匀性,且降雪会显著影响积雪形态。对于迎风屋面,有无降雪条件下积雪深度系数均随来流风速的增大而减小,随坡度的增大而增大;积雪深度系数最大值点位置随风速增大逐渐远离屋檐,随屋面坡度的增大则呈近似线性移近屋檐。对于背风屋面,屋脊遮蔽效应容易导致积雪堆积,且积雪深度系数随风速增大而增大。随着坡度增大,背风屋面的雪颗粒净捕获系数增大,表明迎风屋面被输运的雪颗粒更容易在背风面沉积,从而加重屋面积雪分布的不均匀性。基于分析结果,归纳有无降雪影响下屋面雪荷载的典型不均匀分布模式,可为类似屋盖的抗雪设计提供参考。

期刊论文 2024-03-19 DOI: 10.14006/j.jzjgxb.2023.0094

路堑是交通线路常见的路基断面形式,因断面构造特征较路堤更容易发生风致雪灾害。为了给实际道路断面形式设计和风吹雪灾害防治提供建议和参考,采用风洞试验与数值模拟方法,研究了4种不同开敞形式的路堑在不同风速下风致雪漂移堆积演化过程,分析了风速和路堑开敞形式对积雪分布和演化过程的影响,并基于路面积雪量和积雪深度评估了不同路堑抵御雪灾害能力。结果表明:当上风侧边坡坡度大于下风侧边坡坡度时,路堑路面积雪量最少,路面的积雪最薄;增大风速和增加持续时间会加剧路面积雪,是影响积雪分布的重要因素;改变路堑边坡对减少路面积雪量作用有限,需设置其他防治措施来减轻道路风致雪灾害。

期刊论文 2023-05-22 DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2023.09.033
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