شبيه‌سازي عددي سرعت جريان در اطراف پايه‌هاي پل تكي و دو قلو با چيدمان‌هاي مختلف با استفاده از مدل فلوئنت

Numerical simulation of flow velocity around single and twin bridge piers with different arrangements using the Fluent model

ساختار جريان در اطراف پايه پل بسيار پيچيده است. به دليل شرايط خاص هندسي و سازه­اي برخي موارد ايجاب مي‌نمايد كه پايه­‌ها به صورت دوتايي با چيدمان‌­هاي خاص كنار يكديگر قرار گيرند كه اين امر منجر به پچيده تر شدن ساختار جريان اطراف پايه مي­ شود. در اين پژوهش، تغييرات سرعت جريان و انرژي جنبشي آشفته اطراف تك­پايه و گروه پايه­‌هاي پل دوتايي با مقطع دايره، در حالتي كه پايه‌­ها به سه صورت پشت سر هم، كنار هم و زاويه‌دار نسبت به جهت جريان قرار گرفته‌اند، با استفاده از نرم‌­افزار فلوئنت شبيه‌سازي ‌شده است. مولفه­‌هاي سه‌­بعدي سرعت، خطوط جريان و خطوط هم­تراز سرعت براي هر دو حالت تك‌پايه و دو پايه بررسي شده‌­اند. با مقايسه مقادير سرعت طولي بين داده‌­هاي آزمايشگاهي و شبيه‌­سازي شده در دو مقطع عرضي انتخابي، خطاي ميانگين براي مدل تك­پايه برابر با 7/3 درصد و براي مدل دو پايه پشت سر هم برابر با 3/54 درصد به­ دست آمد. همچنين مقدار مولفه طولي سرعت در مدل دو پايه پشت سر هم، دو پايه كنار هم و مدل زاويه‌دار نسبت به تك‌پايه به ترتيب 2/34% و 9/27% كاهش و 8/87% افزايش داشته است. به طور كلي، به دليل وقوع كمينه مقادير سرعت و انرژي جنبشي آشفته، مناسب‌ترين حالت قرارگيري پايه‌­ها در مسير جريان به ­صورت كنار هم توصيه مي­‌شود.

Flow structure around the bridge pier is a very complicated phenomenon. Due to the special geometric and structural conditions in some cases, it is required that the piers be placed in pairs next to each other with special arrangements, which leads to a more complex flow structure around the piers. In this study, the variations of the flow velocity and turbulent kinetic energy around single and twin bridge piers with a circular cross-section are simulated using the Fluent model. The twin piers are placed in three configurations, including tandem, side-by-side, and at inclined with the flow direction. The three-dimensional components of flow velocity, streamlines, and velocity contours have been investigated for both single and twin piers. By comparing the longitudinal velocity between measured and simulated conditions in two selected cross-sections, the average error for the single tandem piers was 7.3% and 3.54%, respectively. Also, the longitudinal velocity in the tandem, side-by-side and inclined piers has decreased by 2.34% and 9.27% ​​and increased by 87.8%, respectively, compared to the single pier conditions. In general, due to the minimum values of turbulent velocity and kinetic energy, the side-by-side model is recommended as the most appropriate arrangement of the piers with respect to the flow direction.