为研究高速列车在不同车速下受到强风沙的冲蚀效应,基于欧拉-拉格朗日体系,利用DPM模型将风和空气设为连续相,将沙子颗粒设为离散相,对不同车速、沙粒粒径和风速下的高速列车的冲蚀效应进行了数值模拟。结果表明:随着列车车速的增加,冲蚀率开始的增速较缓,后来急剧增加;随着颗粒直径的增加,冲蚀率开始时增长较快,后面增长较为平缓。随着风速的增加,列车的冲蚀率开始时增长较缓慢,同时随车速的增大,列车的冲蚀率也逐渐增大。为研究高速列车车体处实际的冲蚀效应,在忽略涂层的情况下,采用冲蚀磨损实验机与数值模拟结合的方法,研究颗粒形状与质量流量对冲蚀效应的影响。结果表明:当颗粒形状因子增加时,车体的侵蚀率下降,而决定车体的冲蚀磨损主要是微切削磨损,当质量流速增加时,磨损率先增加后下降。

为研究机制砂颗粒形状对砂浆流变性能的影响,使用数字图像处理技术(DIP)对砂颗粒形状进行了定量表征,设计试验测量了砂浆流变曲线并计算了砂浆屈服应力与表观黏度。结果表明,机制砂的长宽比(E)、宽高比(F)比天然河砂分别大14%、18%,说明机制砂棒状和片状程度高于天然河砂;砂浆流变曲线反映出砂颗粒形状不规则会导致砂浆流动阻力增大,在高体积分数下更为显著;根据Chateau模型拟合40%体积分数机制砂砂浆屈服应力是天然河砂的1.5倍;砂浆表观黏度分析发现,机制砂砂浆表观黏度大于天然河砂,在低剪切速率下尤其明显。