بررسی عددی الگوی جریان، پروفیل بستر و تنش برشی اطراف پایه مستطیلی با Flow ۳D

از جمله پدیده های پیچیده در مهندسی هیدرولیک رسوب، آبشستگی در اطراف پایه های پل ها است. با توجه به الگوی سه بعدی و پیچیده جریان در اطراف پایه ها، اندازه گیری برخی از پارامترهای هیدرولیکی در حین انجام آزمایش ها از قبیل الگوی جریان، تغییرات پروفیل بستر و تنش برشی مشکل است، در این شرایط می توان از مدل های عددی جهت استخراج نتایج و مطالعات دقیق تر بهره برد. هدف از این تحقیق، مدلسازی عددی الگوی جریان، تغییرات پروفیل بستر و عمق آبشستگی در اطراف پایه مستطیلی با نرم افزار Flow ۳D و کاربرد نتایج آن در حمایت پایه در برابر آبشستگی می باشد. نتایج نشان داد، برای پایه همراستا با جریان، شکل حفره و الگوی جریان در اطراف پایه متقارن بود. با زاویه دار شدن پایه در قسمت جلو آن مقدار تنش برشی افزایش یافت به طوریکه برای پایه ۱۰ درجه بیشترین مقدار آن و در حدود ۰.۵۵نیوتون بر مترمربع بدست آمد. همچنین نوسانات پروفیل بستر و سطح آب نیز با افزایش زاویه پایه، بیشتر شد. کاربرد صفحات مستغرق، الگوی آبشستگی را تغییر داده و با جابجایی رسوبات به جلوی پایه، کاهش آبشستگی را به دنبال داشت. افزایش ارتفاع و زاویه صفحات مستغرق نقش حمایتی آن ها را بهبود داد. براساس نتایج مدل عددی، عمق آبشستگی در جلوی پایه همراستا با جریان و صفحات با زاویه ۳۰ درجه، هم تراز با بستر، با ارتفاع ۱.۲۵سانتیمتر و با ارتفاع ۲.۵ سانتیمتر روی بستر، بعد از ۳۰ دقیقه به ترتیب ۳.۱، ۰.۰۳۵ و ۰.۰۰۵+ (روی بستر) سانتیمتر بود. با زاویه دار شدن پایه عملکرد صفحات در کنترل آبشستگی در قسمت جلوی پایه و در سمت دیوار پرفشار پایه کاهش یافت، اما در سمت دیواره ی کم فشار، عمق آبشستگی نسبت به پایه ی بدون زاویه کمتر بود.

Keywords:

الگوی جریان , پروفیل بستر , تنش برشی , Flow ۳D , صفحات مستغرق