بررسي عددي سه بعدي الگوي جريان و تنش برشي بستر اطراف پايه هاي مخروطي

NUMERICAL INVESTIGATION OF 3D FLOW PATTERN AND BED SHEAR STRESS AROUND CONICAL PIERS

بررسي الگوي جريان در اطراف پايه پل ها به دليل تاثير آن بر خرابي پايه از اهميت بسزايي برخوردار است. اگرچه طراحي مقاطعي كه حداقل آشفتگي را در جريان گذرنده از اطراف پايه پل ايجاد مي كنند از هر دو ديدگاه هيدروديناميكي و سازه اي مهم تلقي مي شود، ولي مروري بر پژوهش هاي انجام شده نشان مي دهد كه بررسي الگوي جريان اطراف پايه مخروطي از توجه كافي پژوهشگران برخوردار نبوده است. در اين پژوهش يك مدل هاي عددي سه بعدي براي بررسي ميدان جريان اطراف يك پايه استوانه اي و چهار پايه مخروطي با شيب هاي مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا ميدان محاسباتي با نرم افزار GAMBIT شبكه بندي شده و سپس با نرم افزار FLUENT مورد تحليل قرار گرفته است. سرانجام الگوي جريان و تنش برشي بستر اطراف پايه ها مورد مقايسه قرار گرفته اند. نتايج نشان مي دهد كه شيبدار شدن پايه تاثير بسزايي در كاهش آشفتگي جريان گذرنده و بالنتيجه كاهش تنش برشي بستر در اطراف پايه را به دنبال دارد.

Investigation of the flow pattern around bridge piers is of utmost importance because of its great effect on destruction of the piers. Despite the hydrodynamical and structural values of designing sections causing minimum turbulence against the flow passing the bridge pier, a review of the literature shows that investigation of the flow pattern around bridge piers with varying section has not been studied by the researchers. In this research study, a three-dimensional numerical model has been used to study the flow field around a cylindrical and four conical piers of different slopes. The computational domains were first discretized using GAMBIT and then analyzed by FLUENT. Finally, the flow pattern and bed shear stress around the piers have been investigated and the relevant comparisons have been made. Results show that increment of the pier’s slope has a great effect on reducing the bed shear stress and turbulence of the passing flow and thus lessening the scouring around the pier.