شبیه سازی هیدرولیک جریان اطراف تک پایه حفاظت شده با طوق با استفاده از نرم افزار FLOW3D

تخریب پل ها به علت آبشستگی، زیان های سنگین اقتصادی و جانی را به دنبال دارد. تاکنون محققین متعددی مسیلهالگوی جریان و آبشستگی در اطراف پایه پل ها را موردمطالعه قرار داده اند، که به علت پیچیدگی و تعدد عوامل حاکم برپدیده، هنوز موفق به ارایه راهحل واحدی برای محاسبه ی عمق آبشستگی نشده اند؛ عواملی چون شکل آبراهه، خصوصیاتجریان، شکل پایه و تکیه گاه و زاویه ی استقرار آنها نسبت به جریان و خصوصیات رسوبات؛ همگی از عواملی می باشند کهدر پیچیدگی مسیله ی آبشستگی پایه و تکیه گاه پلها دخالت می نمایند. آبشستگی کلی در پل ها شامل سه بخش هست،آبشستگی عمومی، آبشستگی ناشی از انقباض و آبشستگی موضعی است. در این تحقیق به بررسی عددی الگوی جریان وآبشستگی موضعی اطراف پایه پل با استفاده از نرم افزار FLOW3D پرداخته شد. به منظور واسنجی مدل و شبیهسازی حفره آبشستگی پاییندست پایه پل، مدل های k-ε ، LES و RNG k-ε مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان میدهد که مدل های k-ε و RNG k-ε حفره آبشستگی و تپه رسوبی تشکیل شده در جلوی حفره را به خوبی شبیه سازی ننمودند، ولی مدل آشفتگی LES در شبیه سازی عددی آبشستگی، نتیجه بهتری نسبت به دو مدل آشفتگی دیگر نشان داده است. مقایسه بین نتایج مدل آزمایشگاهی و عددی نشان میدهد که 85 درصد عمق آبشستگی در یکساعت اول از شروع مدل به وقوع می پیوندد و بعد از زمان 150 دقیقه تقریبا به حالت تعادل رسیده است. همچنین نتایجنشان میدهد که با قرارگیری طوق در بالای بستر از سرعت جریان کاسته شده، تا اینکه در لحظه تماس جریان با طوقسرعت صفر میشود. با کاهش سرعت به ترم های فشار و ارتفاع آب افزوده میشود. با افزایش دبی جریان، محدودهسرعت های بیشینه، تلاطم جریان، تنش برشی در مجاورت پایه و درنتیجه آبشستگی اطراف پایه افزایش می یابد سرعتجریان مشخصا به دو بخش بالادست و پایی ندست پایه تقسیم می شود که در بالادست سرعت جریان 0/3 متر بر ثانیه و در پایین دست کاهش سرعت تا 0/16 متر بر ثانیه می رسد.

Keywords:

هیدرولیک جریان , پایه پل , طوق , نرم افزار FLOW3D