Aeolian sand transport and accumulation: a CFD-based numerical study with lagrangian particle tracking

Sand transport is a significant concern in various fields, such as railway industry, environmental and wind engineering. Accurate modeling of aeolian sand movement can help engineers design effective systems for sand management and equipment damage prevention. In this study, a numerical model is implemented to simulate the transport and accumulation of sand particles using CFD and lagrangian particle tracking (LPT). The main goal of this work is to obtain a good balance between accuracy and computational efficiency, as existing models in literature are extremely accurate but too computationally expensive to be used in real-scale problems. The model for the sand transport is validated by comparing the simulated results with measurements taken from the experimental campaign carried out by Saipem on the sand mitigation system of the Etihad Rail Stage 1, located in the UAE and from wind tunnel testing and field observations taken from similar studies already existing in literature.

Il trasporto della sabbia rappresenta un'importante preoccupazione in vari settori, quali l'industria ferroviaria, l'ingegneria ambientale e quella del vento. Un'accurata modellizzazione del movimento della sabbia può aiutare gli ingegneri a progettare sistemi efficaci per gestire la sabbia e prevenire danni alle attrezzature. In questo studio, un modello numerico è stato implementato per simulare il trasporto e l'accumulo di particelle di sabbia utilizzando la CFD e il lagrangian particle tracking (LPT). L'obiettivo principale di questo lavoro è quello di ottenere un buon equilibrio tra precisione ed efficienza computazionale, poiché i modelli esistenti in letteratura sono estremamente precisi ma troppo costosi dal punto di vista computazionale per essere utilizzati in problemi su scala reale. Il modello per il trasporto di sabbia è stato validato confrontando i risultati simulati con le misurazioni effettuate durante la campagna sperimentale condotta da Saipem sul sistema di mitigazione per la sabbia della linea ferroviaria Etihad Rail Stage 1, situata negli Emirati Arabi Uniti, e dai test in galleria del vento e dalle osservazioni sul campo effettuate in studi simili già presenti in letteratura.