ارزیابی نتایج تجربی و عددی فرسایش بستر پیرامون پایه های پل با مقاطع هندسی مختلف

در تحقیق حاضر به مطالعه تجربی و عددی تاثیر مقاطع هندسی مختلف پایه پل بر کاهش فرسایش بستر و تنش برشی بستر پرداخته شده است. در مطالعه تجربی فرسایش بستر پیرامون مدل­های پایه پل بررسی و میزان درصد کاهش در هر مدل برآورد شده است. در مطالعه عددی، میدان جریان اطراف مدل پایه­ها به­صورت سه­بعدی با نرم­افزار فلوئنت شبیه سازی و اثر هر یک از مقاطع بر کاهش تنش بر شیب ستر بررسی شده است. برای تعیین درصد کارایی هر یک از مقاطع، پایه استوانه­ای به­عنوان مدل مبنا انتخاب و میزان کاهش تنش برشی بستر در مدل عددی برای هر یک از مقاطع با کاهش عمق آبشستگی در مدل­های فیزیکی مقایسه شده است. با توجه به حساسیت مدل های عددی به مدل­های آشفتگی، مدل­های آشفتگی  با مقایسه نیمرخ­های سرعت و سطح آزاد آب صحت­سنجی شدند. نتایج بررسی­ها نشان داد مدل RNG از زیرمجموعه این مدل آشفتگی به حصول نتایج عددی با دقت قابل قبولی منجر شده است.از میان مقاطع هندسی مختلف که برای پایه پل در نظر گرفته شده است، مقطع دوکی شکل با ابتدای تیز، با کاهش ۷۲ درصد عمق آبشستگی، نسبت به مدل مبنا، بهترین مدل تعیین شده است. مدل ترکیبی مقطع مستطیلی با مثلث انتهایی با کاهش ۸ درصد در فرسایش بستر، کمترین تاثیر را بر بهبود نتایج داشته است. مقطع مستطیلی نیز موجب افزایش عمق آبشستگی به­میزان ۷ درصد شده است. نظر به محدودیت­های که در انجام مطالعات آزمایشگاهی وجود دارد، مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی یکی دیگر از اهداف پژوهش حاضر بوده است. نتایج به­دست آمده همسو بودن کاهش تنش برشی را در مدل­های عددی و کاهش عمق آبشستگی را در مدل­های تجربی نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

آبشستگی ، پایه پل ، تنش برشی ، مدل آشفتگی ، مدل عددی