مدلسازي عددي آبشستگي موضعي اطراف گروه پايه پل و مقايسه با نتايج آزمايشگاهي

Numerical Modeling of Local Scouring Around Group Bridge Piers and Compared with Experimental Results

پل ها يكي از مهم ترين سازه ها در مهندسي رودخانه مي باشند. يكي از مهم ترين دلايل تخريب پل ها، آبشستگي موضعي اطراف پايه هاي پل است. پل هاي بسياري در سراسر دنيا به دليل آبشستگي خيلي زياد در اطراف پايه ها تخريب شده اند، كه باعث از دست رفتن بسياري از سرمايه-گذاري ها شده است. پس، اين ضروري است كه عمق آبشستگي در اطراف پايه هاي پل پيش بيني شود. در اين تحقيق از مدل عددي سه بعدي فلوينت براي بررسي آبشستگي موضعي اطراف گروه پايه استوانه اي در شرايط آب زلال و بستر ماسه اي يكنواخت استفاده گرديد. در اين مدل، جريان حاوي رسوب به صورت جريان دو فازي (آب- ماسه) در نظر گرفته شده و از مدل دو فازي اولرين استفاده گرديد. براي تخمين پارامترهاي آشفتگي جريان در فاز آب از مدل K-? RNG استفاده شد. به منظور ارزيابي و صحت سنجي مدل عددي، نتايج محاسباتي با داده هاي آزمايشگاهي مورد مقايسه قرار گرفت. حداكثر عمق آبشستگي در جلوي پايه اول در مدل عددي برابر 5/12 سانتي متر و در مدل آزمايشگاهي برابر 12 سانتي متر اندازه گيري شده است. همچنين عمق آبشستگي در پايه دوم كمتر از پايه اول و عمق آبشستگي در پايه سوم كمتر از مقادير مربوط به پايه هاي اول و دوم است. نتايج نشان دادند كه مدل دو فازي مي تواند پديده آبشستگي را در اطراف پايه ها شبيه سازي كند.

Bridges are the most important structures in river engineering. One of the most causes in bridges destruction is local scouring around the bridge piers. Many bridges failed in the world because of the extreme scour around piers, which have caused to disappear a lot of investments. Then, it is essential to predict the scour depth around bridge piers. In this research, the Fluent three-dimensional numerical model was used to investigate the scouring around the group cylindrical pier in clear water and uniform sand bed conditions. In this model, sedimentary flow was considered as two-phase flow (water - sand) and Eulerian two-phase model was used. To estimate the parameters of flow turbulence in the water phase, the RNG K-? model was used. To evaluate and verify the numerical model, the computational results were compared with experimental data. The maximum scour depth in front of the first pier on a numerical model equal to 12.5 cm and in experimental model equal to 12 cm have been measured. Also scour depth at the second pier less than that at the first pier and scour depth at the third pier has been less than the values of the first and second pier .The results showed that the two phase model can simulate the scour phenomena around the pier.