مدلسازی عددی برای بررسی آبشستگی موضعی پایه های پل

لقمان رستمی

چکیده

چکیده: پل ها از جمله مهمترین و پرکاربردترین سازه های رودخانه¬ای هستند و به عنوان کلید راه¬های ارتباطی از اهمیت زیادی برخوردار هستند. هر ساله با وقوع سیلاب در رودخانه¬ها تعداد زیادی از این پل ها، درست زمانیکه بیشترین نیاز به آنها وجود دارد تخریب می گردند. یکی از مهمترین و موثرترین عوامل این تخریب¬ها آبشستگی اطراف پایه های پل می باشد. آبشستگی در اثر جریان¬های پایدار در اطراف یک پایه منفرد بطور وسیعی مورد بررسی قرار گرفته است. مروری بر کارهای انجام شده نشان می¬دهد که اطلاعات زیادی در زمینه آبشستگی در اطراف گروه پایه وجود ندارد. با توجه به اینکه گروه پایه بطور وسیعی در طراحی پل ها مورد استفاده قرار می گیرد، بنابراین تخمین حداکثر عمق آبشستگی در اطراف گروه پایه به منظور طراحی بهینه فونداسیون پایه¬ها یک امر ضروری است. در این تحقیق الگوی جریان در اطراف پایه¬های گروهی با مقاطع دایره به صورت سه بعدی، با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. این نرم افزار معادلات جریان را به روش حجم محدود و الگوی مرکزیت سلول حل می نماید، شبکه بندی میدان محاسباتی با استفاده از پیش پردازنده گامبت تولید شده، سپس میدان محاسباتی با نرم افزار fluent تحلیل شده است. در مدلسازی سه بعدی، آشفتگی جریان با استفاده از مدل k-?در محاسبات وارد استفاده شده است. جهت صحت سنجی مدل ابتدا جریان در حالت¬های تک فازی و دو فازی در اطراف مدل تک پایه بررسی شده و نتایج با مدل¬های آزمایشگاهی مقایسه شده¬اند. در گروه پایه، مدل¬ها برای پایه¬های با فواصل مختلف که ضریبی از قطر پایه هستند بررسی شده است. نتایج بردارهای سرعت جریان و تنش برشی و خطوط جریان برای همه مدل¬ها بررسی و مقایسه شده است. نتایج نشان می¬دهد هرچه فاصل بین پایه¬ها کمتر باشد گرداب¬های نعل اسبی با سرعت بیشتر عامل اصلی در آبشستگی می باشد و هرچه فاصله بیشتر می شود گرداب¬های برخاستگی نیز اضافه می شود اما از شدت گرداب¬های نعل اسبی کاسته می شود. همچنین حداکثر تنش برشی در فواصل کم بین پایه¬ها (25/0 و 50/0) در جلو پایه دوم و تقریباً حدود 5/1 برابر پایه اولی می باشد

اساتید راهنما و مشاور

علیرضا ضیاء، میرغلی محمدی