بررسی عددی اثر عرض شکاف بر الگوی جریان اطراف پایه ‌پل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی آب، دانشگاه رازی

2 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه رازی

3 پژوهشکده تحقیقات پیشرفته آب و فاضلاب، دانشگاه رازی

چکیده

یکی از روش‌های کاهش آبشستگی، استفاده از شکاف در پایه­های ‌‌پل‌ می‌باشد. در این تحقیق جریان اطراف پایه‌‌ پل‌ استوانه‌ای شکل بدون شکاف و شکاف‌دار در بستر صاف توسط نرم‌افزار FLOW-3D شبیه‌سازی گردید. برای بستن معادلات ناویراستوکس مدل­آشفتگی ε-𝑘 RNG مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا نتایج مدل عددی در خصوص پارامترهای سرعت و تنش برشی در حالت پایه بدون شکاف با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد، که تطابق نسبتاً مناسبی را نشان ‌داد. سپس اثر شکاف و عرض آن بر الگوی جریان در اطراف پایه بررسی شد. با افزایش عرض شکاف، جریان‌های چرخشی تشکیل شده در پایین‌دست پایه، تضعیف شده و در حالت شکاف با بیشترین عرض کاملاً حذف شدند. با افزایش عرض شکاف، مقدار سرعت حداکثر ایجاد شده در مجاورت پایه کاهش ‌یافته، ولی محل تشکیل آن نسبتاً ثابت بود. همچنین بدلیل اینکه با افزایش عرض شکاف، در سرعت طولی جریان نزدیک شونده به پایه کاهش کمتری ایجاد می­گردید، الگوی تنش‌برشی در مجاورت بالادست پایه رفتاری مشابه حالت جریان بالا دست پایه نشان می­داد.
 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of the Slot Width Effect on Flow Pattern Around a Bridge Pier

نویسندگان [English]

  • A Asadi Parto 1
  • A Eghbalzadeh 2
  • M javan 3
چکیده [English]

Using slot in bridge piers is one of the reduction methods of scour depth around them. In this study, the flow field around a cylindrical pier located in a smooth bed with and without slot was simulated using FLOW-3D software. The RNG k-ε turbulence model was used for closing the Navier-Stokes equations. The comparison of the numerical results and laboratory measurements for one bridge pier without slot showed that the model could predict velocity and shear stress parameters with reasonable accuracy. The influence of the slot width on the flow field around bridge pier was then investigated. The formed vortex at downstream of the pier became smaller by increasing slot width. In the largest slot case, this vortex was completely disappeared. Also, by increasing slot width, the value of the maximum velocity occurred adjacent the pier decreased, but its location was fairly constant. Finally, because of the lower reduction of the longitudinal velocity of the flow in the vicinity of the upstream face of the pier for the largest slot, shear stress pattern in this area was similar to that of the upstream area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bridge pier
  • Flow pattern
  • Flow-3D
  • Numerical simulation
  • Slot